A génterápia (angol: gene therapy) a gyógyítás egyik formája, végső soron betegségek megelőzése a génkifejeződés megváltoztatásával.(American Medical Association AMA, 2016) A génterápia során a terápiás géneket a betegek testébe juttatják az erre szolgáló hordozók vagy vektorok segítségével. A génterápia kijavítja, deaktiválja ("kikapcsolja") vagy megváltoztatja a rendellenességet újra létrehozó diszfunkcionális géneket.(AMA 2016, Genetics Home Reference, 2016, MedlinePlus, 2016) A gének DNS-ből állnak, amelyek szükséges információk a fehérjék előállításához, ezek létfontosságúak az élő szervezetek optimális működéséhez. Számos gén mutációjának következtében a fehérjék hibásan (vagy egyáltalán nem) működnek és ez vezethet genetikai rendellenességekhez, betegségekhez. A valódi genetikai betegségek mellett, génterápia alkalmazható nem veleszületett betegségek, többek között pl. a rák vagy a fertőző betegségek gyógyítására is. Az American Medical Association jelentése szerint mintegy 4000 betegséghez kapcsolódik genetikai rendellenesség, ideértve a rákot, az AIDS-et, a cisztás fibrózist, Parkinson-kórt, Alzheimer-kórt, az amiotrófiás laterálszklerózist (Lou Gehrig-betegség), szív- és érrendszeri betegségeket és az ízületi gyulladást.(AMA, 2016)
A tudományos fejlődés új eljárások kifejlesztéséhez vezetett, így lehetővé vált a géntranszfer (génátvitel) módszere. A génátvitel magába foglalja a genetikai anyag testi sejtekbe történő szándékos bejuttatását gyógyító, megelőzési vagy betegség felismerési céllal. A génterápia célja egészséges funkciójú gén kifejeződésének elérése a beteg célsejtekben. Ez megvalósítható a hiányzó (új gén) vagy elégtelen működésű (pótlás) gén bevitelével, illetve a fokozott működéssel rendelkező gén kikapcsolásával (kiütés), vagy egészségesre cserélésével.
Ahhoz, hogy a hibás gén kicserélése jó génre bekövetkezzen, több feltételnek is teljesülnie kell: Ismerni kell a jó gént, és ezeknek rendelkezésre kell állniuk a szükséges felhasználáskor. A jó gént be kell juttatni a szervezetbe valamilyen eljárással. A beteg szervezetébe bejuttatott egészséges génnek le kell győznie a hibás gént.Molekuláris sejtbiológia Szeberényi József, Dialóg Campus Kiadó - Nordex Kft. (2014) Dialóg Campus Kiadó - Nordex Kft.
Gyakorlatilag az emberi test összes sejtje géneket tartalmaz, amelyek potenciális célpontokat jelentenek a génterápiához. Ezek a sejtek két fő csoportra oszthatók: szomatikus sejtekre (a test legtöbb sejtje) vagy csíravonal sejtjeire (petesejt vagy spermium).
Elméletileg lehetséges a szomatikus sejtek és a csírasejtek transzformálása is. Az embereken végzett összes eddigi génterápia szomatikus sejtekre irányult, míg az embereken végzett csíravonal-tervezés továbbra is ellentmondásos és tiltott például az Európai Unióban. A csíravonalsejteket használó génterápia tartós változásokat eredményez, amelyek a későbbi generációkra átörökíthetők. Ha az embriológiai fejlődés vizsgálatát idejekorán elvégezték, például a beültetés előtti diagnózist az in vitro mesterséges megtermékenyítés során, akkor a génátvitel a fejlődő embrió összes sejtében is előfordulhat. A csíravonal génterápia maradandó terápiás hatást fejt ki mindazok számára, akik öröklik a célgént. A sikeres csíravonal terápiák bevezetik annak lehetőségét, hogy bizonyos betegségek egy bizonyos családból, végül a lakosságból örökre megszűnjenek, eltűnjenek. Az eljárás kritikusai a módszer természetellenes mivoltát, a technikai vonatkozásokkal kapcsolatos aggályokat, valamint a csíravonal génterápia előre nem látható negatív hatásait említik.
Míg a sejt- és génterápiák potenciális paradigmaváltást jelentenek a rák és a ritka genetikai rendellenességek kezelésére, ezeknek a nem hagyományos terápiáknak a finanszírozása és megtérítése nagy kihívást jelent. A génterápia piaci értékének előrejelzése 2025-re 4,3 milliárd dollárról 10 milliárd dollárra nő.Gene Therapy Market to be Worth over USD 10 Billion by 2025, Predicts Roots Analysis | Business Wire. Available at: http://www.businesswire.com/news/home/20150303005400/en/Gene-Therapy-Market-Worth-USD-10-Billion . (Accessed: 16th May 2017) 8. Cancer Gene Therapy Market size to exceed $4.3bn by 2024: Global Market Insights Inc. Available at: https://globenewswire.com/news-release/2016/09/13/871431/0/en/Cancer-Gene-Therapy-Market-size-to-exceed-4-3bn-by-2024-Global-Market-Insights-Inc.html . (Accessed: 16th May 2017) Ez a növekedés nagyrészt a genetikai betegségek megértésének, és az innovációnak köszönhető, például a TALEN, az RNSi és a CRISPR/Cas9 terén. Az EU-ban és az USA-ban a Glybera (2012) és a Strimvelis (2016) hozzáférhetővé vált, amit 2017-ben még 3 új készítmény követett (ATMP: Advanced Therapy Medicinal Product vagyis fejlett terápiás gyógyszerkészítmény). A Glybera azonban 2017 októberében nem hosszabbította meg forgalomba hozatali engedélyét, elsősorban a gyenge piaci teljesítmény miatt.
A génterápia elemei:Insight Series Briefing – Advanced Therapeutics 19 © Defined Health, 2018
{| border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" rules="all" style="margin:0; border:solid 1px #AAAAAA; border-collapse:collapse; background-color:#F6F9F9; font-size:65%; empty-cells:show;" ! !! Génterápia !! |- | Szállítás: géntranszfer vektorok || Klinikai indikációk || Terápiás intervenciók
Adenovírusok AAV Retrovírusok, Lentivírusok POX, HSV, VACV, SV40 Plazmidok, Fragmensek Liposzómák, elektroporáció, biolisztikumok || Vakcinák Monogénes betegségek Fertőző betegségek Poligénes betegségek Daganatos betegségek
Öngyilkos gének Gén augmentáció RNAi, miRNA Génszerkesztés: ZF-k, CRISPR, TALEN-k Kiméra-receptorok, CAR-k, TCR-k
Mérföldkövek a génterápia történetében
A géntechnológia kialakulása az 1970-es évek elején megnyitotta az orvosbiológiai technológiák korszakát, amelynek célja az emberi egészség javítása klinikai környezetben genetikai manipulációs technikák alkalmazásával.
A restrikciós enzimek felfedezése az 1970-es évek elején nyitotta meg a genetikai manipuláció korszakát, amely sok kutató számára fontos kutatási témává vált. Miközben a géntechnológia az 1980-as évek folyamán haladt előre, kezdetben a génterápia fogalma formálódni kezdett a kutatók szempontjából, mint életképes alternatíva a betegségek gyógyításában. Ez azt jelentett, hogy a betegség genetikai alapja korrigálható szállító rendszerek vagy vektor alkalmazásával úgy, hogy terápiás gént juttasson a beteg testébe. A génterápia fogalmát 1972-ben fogalmazták meg, ezek a szerzők az emberi génterápiás vizsgálatok megkezdése előtt óvatosságra intették a kutatókat a beavatkozásokkal kapcsolatban.
Az első megközelítésben a terápiás gén közvetlenül bejut a páciens testébe, hogy az érintett sejteket célozza meg, míg a második megközelítésben a terápiás gént hordozó szállítóvektor bejuttatását laboratóriumban végezzük, és a transzformált / transzdukált sejteket visszaadjuk a betegek testébe.
A sikertelen első kísérletet a génterápiában (valamint az idegen gének emberi transzplantáció nélküli első esete) Martin Cline 1980. július 10-én végezte el.Human gene therapy. DIANE Publishing. Cline azt állította, hogy a páciensek egyik génje hat hónap múlva aktív volt, bár soha nem tette közzé ezeket az adatokat, és nem igazolta, és még ha helyes is lett volna, akkor nem valószínű, hogy a béta-talasszémia meggyógyult volna.
Az első humán géntranszfer kísérleti eljárást 1989-ben, majd az első valódi génterápiát 1990-ben végezték el. Nagy ovációval fogadták azt az innovatív eljárást, amikor a kilencvenes években az első "ex vivo" klinikai vizsgálat sikert aratott egy négy éves, adenozin-deamináz-hiányos (ADA) kislánynál. A csontvelőből vett vérsejteket rekombináns kezeléssel kezelték ADA-retrovirális eredetű vektorral és újra beadták a véráramba. Bár a korrigált sejtekben kifejeződött az ADA gén, még mindig gyógyszert is kellett szednie, mert az ADA hiányosságának csak egy részét korrigálta az ő fehérvérsejtjeiből származó ADA enzim.Blaese RM, Culver KW, Miller AD, Carter CS, Fleisher T,Clerici M, Shearer G, Chang L, Chiang Y, Tolstoshev P, Greenblatt JJ, Rosenberg SA, Klein H, Berger M, Mullen CA, Ramsey WJ, et al. T lymphocyte-directed gene therapy for ADA- SCID initial trial results after 4 years. Science. 1995; 270:475–480.
Az első engedélyezett humán, génterápiás gyógyszerre 2012-ig kellett várni, amely Glybera néven lett törzskönyvezve az uniQure N.V. által. A génterápia kutatásában egymástól nagyon különböző betegségekre fókuszáltak.
A világon végzet génterápiás vizsgálatok száma klinikai fázisonként 2017-ben:Clarivate Analytics Cortellis; DH AnalysisInsight Series Briefing – Advanced Therapeutics 24 © Defined Health, 2018
Preklinikai Fázis-I. Fázis-II. Fázis-III. Regisztrált Elindított 1988 448 504 9 2 5
A génterápia kifejlesztésének idővonala és mérföldkövei A koncepciótól kezdve a klinikai alkalmazásokig: 1953 – A DNS kémiai szerkezetének felfedezése. 1966 – A génterápiás gyógyítási eljárásra javaslat. Edward Tatum javasolta vírusok alkalmazását a szomatikus sejtek genetikai manipulációjában és lehetséges terápiás alkalmazásaiban.Tatum EI. Molekuláris biológia, nukleinsavak és az orvostudomány jövője. Perspect Biol Med. 1966 10 : 19-32. 1968 – 1968 Rogers & Pfuderer bizonyítékot szolgáltat a vírus által közvetített géntranszferre. Vírusok alkalmazása, mint vivő anyagok a genetikai transzformációkban. A génterápia kezdeti koncepcióját demonstrálják dohánymozaikvírussal vektorként, hogy egy poliadenilát szakaszt vírus RNS-sel (Rogers and Pfuderer,1968Rogers S, Pfuderer P. Vírusok használata hozzáadott genetikai információ hordozóként. Természet. 1968- 219 : 749-756.) mutatnak be. 1970 – Gént helyettesítő terápiás kísérlet az argináz hiánybetegség gyógyításában. Génterápia alkalmazása kardinális anyagcserezavar kijavítására a vad típusú Shope papilloma vírus beadásával, amely az argináz gént kódolja két súlyosan leromlott állapotú fiatal lány esetében, akik hyperarginémiában szenvedtek (Rogers és munkatársai, 1973, Terheggen et al. al., 1975.) A kívánt eredményt nem sikerült elérni. 1980-as évek: Az első célzott génszerkesztés élesztősejteken több laboratóriumban. 1987 – Az első jelentés baktériumokban a CRISPR-ről (a későbbiekben szükséges ismeretek a CRISPR génszerkesztés fejlődéséhez) 1990 – Steven A. Rosenberg vezette az első hivatalosan jóváhagyott géntranszfert embereken, az első génterápiás sikeres kísérlet. A génterápiás megközelítésnek az első sikeres terápiás alkalmazása 1990-ben beteljesül, amikor egy retrovírus-vektort alkalmaztak az adenozin-deamináz (ADA) gént kódoló gén átvitelére két súlyos kombinált immunhiányban szenvedő gyermek (SCID) T-sejtjeire. A válasz csak egy beteg esetében volt pozitív, azonban viták merültek fel, mivel a páciens egyidejűleg enzimpótló terápiát kapott a génterápia mellett. 1991 . Első betekintés a cink ujj fehérje (ZFN) génszerkesztési ismeretekbe a fehérjék felismerik a specifikus DNS szekvenciákat. 1992 – A globális környezetben a génterápia egy genetikai hiba korrekcióját jelenti egy hibás vagy hiányzó gén normál verziójának bevezetésével, ezzel korrigálva egy mögöttes rendellenességet (FriedmannFriedmann T. A génterápia rövid története. Nat Genet. 1992; 2 : 93-98.). 1994 – Felfedezik a DNS kettős szálú szünetjavítás homológ rekombinációt, ami kulcs a mai génszerkesztés alaptechnológiához. 1999 – Gelsinger az első génterápiás beavatkozásban meghalt beteg. 1999 – Egy 18 éves, ornitin-transzkarbamiláz-hiányban szenvedő beteg, viszonylag enyhe, nitrogén-metabolizmus zavarában szenved. A betegeknél a génterápia alkalmazását azonban átmenetileg megállította a páciens vírussal összefüggő toxicitás (Stolberg, 1999). 2002 – X-SKIDS gyermekkori betegség gyógyítása génterápiával. 2002 – Klaszteres ismétlődések, amelyeket 1987-ben fedezték fel a CRISPR rendszeres csoportosult rövid palindromikus ismétlés. 2005 – Az először jóváhagyott onkolitikus vírus.