დუშენის კუნთოვანი დისტროფიის მკურნალობის თანამედროვე გენეტიკური მეთოდები
ქრომოსომებზე გენთა ლოკალიზაციის ადგილი და ის მუტაციები, რომლებიც სხვადასხვა დაავადებას, მათ შორის - ნერვულ-კუნთოვან დაავადებებს, იწვევს.
ნერვულ-კუნთოვანი დაავადებების ჯგუფი 100-ზე მეტ დაავადებას მოიცავს, რომელთაგან ზოგიერთი დაბადებისთანავე ან ადრეულ ბავშვობაში ვლინდება, ზოგიერთის პირველი სიმპტომი კი ზრდასრულ ასაკში იჩენს თავს. მათ შორის ბევრია მემკვიდრეობითი ბუნებისა. მათ ერთი ოჯახის წევრებს შორისაც სხვადასხვა გამოვლინება ახასიათებთ.
დუშენის კუნთოვანი დისტროფია ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული მემკვიდრეობითი დაავადებაა, რომელიც ჩონჩხის კუნთების ბოჭკოებს აზიანებს. ის 10 000 ახალშობილი ვაჟიდან 3-ს აღერიცხება. ვლინდება სიცოცხლის პირველივე წელს. ბავშვი გვიან იწყებს სიარულს, არ შეუძლია სირბილი, ხტომა. მოგვიანებით უვითარდება წელის ლორდოზი, უჭირს კიბეზე ასვლა, ხშირად ეცემა.
გარეგნულად კუნთი ზომაზე დიდია, რადგან კუნთოვანი ქსოვილი ატროფირებულია და შემაერთებელი და ცხიმოვანი ქსოვილით არის ჩანაცვლებული. ზიანდება გულის კუნთი, კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის მოტორული ფუნქცია. კუნთთა ატროფიის უკანასკნელ სტადიაზე ზიანდება სახის, საყლაპავისა და სასუნთქი კუნთები, რაც 20-30 წლის ასაკში პაციენტის სიკვდილს იწვევს.
დუშენის კუნთოვანი დისტროფია სქესთან შეჭიდული რეცესიული დაავადებაა. ეს იმას ნიშნავს, რომ იგი მემკვიდრეობს სასქესო X ქრომოსომასთან ერთად. დადგენილია, რომ ამ დაავადების სამიდან 2 შემთხვევაში დაზიანებული გენი ვაჟებს დედისაგან ერგოთ. დედა ამ გენის მატარებელია, გენის რეცესიული ბუნების გამო მას დაავადების არავითარი ნიშანი არ უვლინდება. დაზიანებული გენის მატარებელი დედის ოთხი ვაჟიდან მხოლოდ ერთს აქვს ალბათობა იმისა, რომ დედისაგან დაზიანებულ გენს მიიღებს და დაავადდება, ხოლო ოთხიდან ერთ გოგონას - ალბათობა იმისა, რომ დაზიანებული გენის მატარებელი იქნება და ამ გენს თავის ვაჟს გადასცემს. დანარჩენი ბავშვები, გოგონებიც და ვაჟებიც, ნორმალური გენის მატარებლები იქნებიან.
დუშენის კუნთოვანი დისტროფიის მიზეზი ცილა დისტროფინის დეფექტია. ამ ცილას გენი DMD ასინთეზებს. დისტროფინი მოთავსებულია კუნთოვანი უჯრედის გარსთან ახლოს და უჯრედის გარსის მთლიანობას უზრუნველყოფს. დისტროფინის დარღვევები იწვევს ციტოპლაზმური კომპონენტების დეგენერაციას და მიოფიბრილათა სიკვდილს.
მიოფიბრილები კუნთოვან უჯრედში მოთავსებული ცილინდრული ძაფებია, რომლებიც კუნთოვანი უჯრედის ერთი ბოლოდან მეორემდეა გაჭიმული. სწორედ მიოფიბრილებს შესწევთ უნარი შეიკუმშონ და კუნთსაც მიანიჭონ შეკუმშვა-მოდუნების ანუ მოძრაობის უნარი.
დისტროფინის გენი ერთ-ერთი ყველაზე მრავალნუკლეოტიდიანი გენია - 2 მილიონამდე ნუკლეოტიდს შეიცავს. დნმ-ანალიზი, რომელსაც დიაგნოზის დასაზუსტებლად მიმართავენ, გვიჩვენებს, რომ პაციენტთა 2/3-ს ამ გენის დასაწყისში ან შუაში მოთავსებული უბნები აქვს დაკარგული.
აღსანიშნავია ისიც, რომ დაავადების სიმძიმე არ არის დამოკიდებული დაკარგული (დელეცირებული) უბნის ზომაზე. მუტაციათა ტიპებიდან გვხვდება გენის უბანთა გაორმაგება – დუბლიკაცია და წერტილოვანი მუტაციები.
დუშენისა და სხვა კუნთოვანი დისტროფიების მკურნალობის თანამედროვე მეთოდთა ძიება დღეს რამდენიმე მიმართულებით მიმდინარეობს. მეცნიერები ცდილობენ, დაგროვილი თეორიული ცოდნა მიუსადაგონ მკურნალობის თანამედროვე გენეტიკურ მეთოდთა შესაძლებლობებს და ან სრულ განკურნებას მიაღწიონ, ან დაავადების მიმდინარეობა შეამსუბუქონ.
მკურნალობის ერთ-ერთ პრიორიტეტულ მეთოდად მიიჩნევა გენური თერაპია. მისი მიზანია კუნთოვან უჯრედებში დაზიანებული, დეფექტური დისტროფინის გენის ჩანაცვლება ნორმალური გენით და დისტროფინის ნორმალური მოლეკულის სინთეზის აღდგენა. ამ მიზნის მისაღწევად მკვლევარებს არაერთი სირთულის დაძლევა მოუხდათ. მათ შექმნეს ადენოვირუსთა სხვადასხვა ვარიანტი, რომელთაც შეუძლიათ ნორმალური გენის გადატანა კუნთოვანი უჯრედების შიგნით. მაგრამ კუნთები მილიარდობით უჯრედისგან შედგება, სამკურნალო ეფექტის მისაღებად კი კუნთოვანი უჯრედების 20%-მა მაინც უნდა მიიღოს ჩანერგილი გენი. გარდა ამისა, დისტროფინის გენი ძალიან დიდია - 500-ჯერ აღემატება ვირუსის გენომს, ამიტომ ადენოვირუსში "არ ეტევა".
მრავალწლიანი სამეცნიერო მუშაობის შედეგად მეცნიერებმა შექმნეს დისტროფინის ნორმალური გენის მინიასლი, რომელსაც ყველა ფუნქცია შენარჩუნებული აქვს, მინიდისტროფინი ვირუსში ჩანერგეს და დაიწყეს კლინიკური გამოცდები. პირველი კლინიკური გამოცდა გენოთერაპიის გამოყენებით ჯერ კიდევ 1999 წელს ოჰაიოს უნივერსიტეტში ჩატარდა: ნორმალური მინიდისტროფინის გენი გადანერგილ იქნა მიოპათიის ერთ-ერთი სახით დაავადებული პაციენტის კუნთებში. მის ტერფის კუნთში ინექციით ჩანერგილ იქნა მილიარდი ჯანმრთელი გენის ასლი.
სამწუხაროდ, 1999 წელს დაავადებათა მკურნალობაში გენური თერაპიის მეთოდის გამოყენებით მიმდინარე სხვა ექსპერიმენტისას პენსილვანიის შტატის უნივერსიტეტში პაციენტი გარდაიცვალა და ამ ტრაგიკული შემთხვევის შემდეგ გენური თერაპიის მეთოდების გამოყენებით მკურნალობა დროებით შეჩერებულ იქნა. მუშაობა მხოლოდ 2002 წელს განახლდა.
კლინიკურმა გამოცდებმა ცხადყო, რომ ადენოვირუსი იმუნურ რეაქციებს იწვევს და იგი ნადგურდება იმუნური სისტემის მიერ. ჯერჯერობით არ არსებობს არავითარი გზა, რომ იმუნური სისტემა ვირუსის უვნებლობაში „დავარწმუნოთ". ამიტომ ერთადერთი გზაა, შევასუსტოთ იმუნური რეაქცია სპეციფიკური იმუნოდეპრესანტებით ან შევარჩიოთ სხვა ვირუსი.
ჩრდილოეთ კაროლინის უნივერსიტეტში პროფესორ რ. სამულსკის ხელმძღვანელობით 2006 წელს დაიწყო და 2010 წელს დასრულდა ცდები მკურნალობის არსენალში გენური თერაპიის მეთოდის გამოყენების შესაძლებლობათა შესასწავლად. კლინიკურ გამოცდაში მონაწილეობდა დუშენის მიოპათიის მქონე ექვსი პაციენტი. ამჟამად შედეგები დამუშავების პროცესშია.
დაავადების მკურნალობის გზების ძიების მეორე მიმართულებას საფუძველი მას შემდეგ ჩაეყარა, რაც ოქსფორდის უნივერსიტეტის პროფესორმა ქეი დევისმა ცილა უტროფინი აღმოაჩინა. ცილა უტროფინი სტრუქტურული აგებულებით ძალიან ახლოს დგას დისტროფინთან - მათი მოლეკულები 80%-ით იდენტურია. უტროფინის სინთეზზე პასუხისმგებელია გენი, რომელიც მე-6 ქრომოსომაზეა მოთავსებული და არა სასქესო X ქრომოსომაზე. დუშენის კუნთოვანი დისტროფიის დროს უტროფინის გენი არ ზიანდება. ემბრიონული განვითარების პერიოდში უტროფინი სინთეზირდება ყველა კუნთოვან ქსოვილში.
ემბრიონული განვითარების მე-7 კვირამდე ემბრიონის კუნთებში მხოლოდ უტროფინია, მე-7-მე-19 კვირას ემბრიონის კუნთები შეიცავს როგორც უტროფინს, ისე დისტროფინს. მე-19 კვირიდან უტროფინი ქრება და დაბადების მომენტისთვის რჩება მხოლოდ დისტროფინი, რადგან უტროფინს დისტროფინი ჩაენაცვლება. ამგვარად, უტროფინი შეგვიძლია ჩავთვალოთ დისტროფინის ფეტალურ ფორმად. დაბადების შემდეგ უტროფინის სინთეზი მხოლოდ ნერვისა და კუნთის დაკავშირების ანუ სინაფსის ადგილზე მიმდინარეობს. უტროფინის გენის გააქტიურება, კუნთოვან უჯრედში მისი სინთეზის განახლება რომ მოხერხდებოდეს, უტროფინი შეძლებდა დისტროფინის უკმარისობის შევსებას. ეს არის კიდეც კუნთოვანი დისტროფიის მკურნალობის ერთ-ერთი საშუალება.
მეცნიერებმა დაადგინეს უტროფინის გენის მოქმედების შეწყვეტის მიზეზიც: ეს არის დამთრგუნველი ცილის - ე.წ. ERF-ფაქტორის ამოქმედება. ლაბორატორიული კვლევები ცხადყოფს, რომ გენური უტროფინთერაპიის შემდეგ მდგომარეობის გაუმჯობესება შესამჩნევია, მაგრამ აქვე უნდა ითქვას ისიც, რომ იმ პაციენტებს, რომლებსაც ჩვეულებრივ უტროფინთერაპიის გარეშეც უტროფინის მაღალი მაჩვენებლები აქვთ, ექმნებათ სისხლის შედედების და თრომბის წარმოქმნის პრობლემები. ამასთანავე, უტროფინის მაღალ შემცველობას არ შეუძლია შეაჩეროს გულის კუნთის დაზიანება, ეს უკანასკნელი კი დამახასიათებელია მიოპათიის ზოგიერთი ფორმისთვის და ზოგჯერ პაციენტის სიკვდილის მიზეზადაც იქცევა.
მეცნიერთა გეგმები ცილა უტროფინის კლინიკური გამოცდის და მისი შესაძლებლობების შესწავლის თაობაზე ჯერ კიდევ დამუშავების პროცესშია.
კვლევის კიდევ ერთი მიმართულება, რომელიც ასევე ძალზე პერსპექტიულია და, შეიძლება ითქვას, პირველი იმედის მომცემი შედეგებითაც გამოირჩევა, ეხება დუშენის კუნთოვანი დისტროფიის იმ ფორმების მკურნალობას, რომლებიც ე.წ. წერტილოვანი მუტაციებით აროს გამოწვეული. ასეთი მუტაციებით გამოწვეული კუნთოვანი დისტროფია პაციენტთა 15%-ში გვხვდება.
ცნობილია, რომ ადამიანის გენომის ყველა გენს აქვს მასში ჩაწერილი ცილის მოლეკულის სინთეზის დაწყების და გაჩერების შესაბამისი უბნები. მათ სტარტსიგნალისა და სტოპსიგნალის უბნებს უწოდებენ. მუტაციებს ხანდახან შეუძლიათ წარმოქმნან სტოპსიგნალების უბნები გენის შუაში და უჯრედიც, დაემორჩილება რა ამ სიგნალს, ნაადრევად შეწყვეტს ცილის სინთეზს. ასე ხდება ცილა დისტროფინის სინთეზის დროსაც, როდესაც მასში წერტილოვანი მუტაცია წარმოიქმნება: სინთეზირდება დისტროფინის მოლეკულის მხოლოდ დასაწყისი უბანი. ასეთი დისტროფინის შემცველი კუნთოვანი უჯრედები მალე ზიანდება, კუნთის უბრალო შეკუმშვითაც კი. არსებობს პრეპარატები, რომლებიც მოქმედებს მხოლოდ იმ პაციენტებზე, რომელთა დაავადებები გამოწვეულია მუტაციური სტოპსიგნალის არსებობით. ისინი უჯრედს უკრძალავენ დამორჩილდნენ მუტაციურ სტოპსიგნალს. ერთ-ერთი ასეთი პრეპარატი ჩვენთვის კარგად ნაცნობი ანტიბიოტიკი გენტამიცინია. იგი ტესტირებულ იქნა დუშენის კუნთოვანი დისტროფიის მქონე პაციენტებში, მაგრამ დისტროფინის გენის აღდგენის დამადასტურებელი შედეგები არ იქნა მიღებული. ამასთანავე, ცნობილია, რომ გენტამიცინი ძლიერი და ტოქსიკური ანტიბიოტიკია, ხანგრძლივი მიღებისას იგი აზიანებს სმენას და თირკმლის ფუნქციას.
ერთ-ერთმა ამერიკულმა ფარმაცევტულმა კომპანიამ შექმნა პრეპარატი ატალურენი, რომლის ექსპერიმენტულმა კვლევებმა დაადასტურა დისტროფინის აღდგენა უჯრედთა კულტურებში და ექსპერიმენტულ ცხოველებში. მას შეუძლია დაარწმუნოს უჯრედი, არ მოახდინოს რეაგირება ნაადრევ სტოპსიგნალზე ცილა დისტროფინის სინთეზის დროს. რაც ყველაზე მისაღებია, ამ პრეპარატის მიღება პერორალურად არის შესაძლებელი და მისი მიღებისას მძიმე გვერდითი მოვლენები არ შეინიშნება.
პრეპარატის კლინიკური გამოცდა მხოლოდ მოხალისეებზე ჩატარდა. ისინი პრეპარატს ოთხი კვირის განმავლობაში ყოველდღიურად იღებდნენ სხვადასხვა დოზით. პრეპარატისადმი ამტანობა დამაკმაყოფილებელი აღმოჩნდა. რაც მთავარია, აღნიშნულ იქნა დისტროფინის აღდგენის პროცესი. ახლა მეცნიერების წინაშე საკითხი ასე დგას: შესაძლებელია თუ არა კუნთის ფუნქციის აღდგენა პრეპარატის ხანგრძლივი მიღების ფონზე?
აშშ-სა და ევროპის რამდენიმე კვლევით ცენტრში კვლევები ამ მიმართულებით უკვე მიმდინარეობს. რა მოხდება, თუკი კუნთოვან უჯრედებს ვაიძულებთ, გამოტოვონ ცილის სინთეზის დროს მუტაციის შემცველი გენის უბანი? როგორც ცნობილია, დუშენის კუნთოვანი დისტროფიისას დისტროფინის გენი დაზიანებულია, ამ ცილის სინთეზი ნაადრევად ჩერდება, ბეკერის კუნთოვანი დისტროფიისას კი სინთეზირდება ნაწილობრივ მოფუნქციე დისტროფინი ცილის შედარებით მოკლე მოლეკულებით. მკურნალობის ამ მეთოდის გამოყენებისას შესაძლებლობა მოგვეცემა, მიოპათიის ისეთი მძიმე და რთული ფორმა, როგორიც არის, მაგალითად, დუშენის კუნთოვანი დისტროფია, გარდავქმნათ მიოპათიის უფრო მსუბუქ ფორმებად, მაგალითად, ბეკერის დისტროფიად.
ბეკერის მიოდისტროფია კეთილთვისებიანი ფორმაა. მისი სიხშირეა ერთი 20 000 ახალშობილ ვაჟზე. დაავადება 10-15 წლამდე არ ვლინდება, მიმდინარეობა არ არის მწვავე. პაციენტები 20-30 წლის ასაკშიც ინარჩუნებენ შრომისუნარიანობას, კარდიომიოპათიები და ინტელექტის დარღვევები არ აღენიშნებათ. კვლევებს ამ მესამე მიმართულებით ავსტრალიელი მეცნიერები ამუშავებენ.
უახლესი მეთოდი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნეს კუნთოვანი დისტროფიების სამკურნალოდ, არის ღეროვანი უჯრედების ტრანსპლანტაციის მეთოდი ჯანმრთელი კუნთოვანი ქსოვილის რეგენერაციისთვის. ექსპერიმენტულ ცხოველებზე ცდების ჩატარებისას დადგინდა, რომ ძვლის ტვინის გადანერგვის შემდეგ ზოგიერთ უჯრედს კუნთოვანი ქსოვილისაკენ მიგრირებისა და ჯანმრთელ კუნთოვან უჯრედებად გარდაქმნის უნარი ეძლევა.
მეცნიერები ეძებენ იმ ქიმიურ ნივთიერებებს, რომლებსაც შეუძლიათ ღეროვანი უჯრედები დაზიანებული კუნთოვანი უჯრედისაკენ მიიზიდონ. კვლევები ამ მიმართულებითაც დიდი ინტენსივობით მიმდინარეობს მსოფლიოს რამდენიმე ქვეყანაში. იმედი ვიქონიოთ, რომ მთელი მსოფლიოს მეცნიერთა მიერ ჩატარებული ინტენსიური კვლევები მალე გვაპოვნინებს კუნთოვანი დისტროფიის დამარცხების გზას.