Terapia genowa: grupy, podejścia, wektory i inne szczegóły

Terapia genowa: grupy, podejścia, wektory i inne szczegóły!

Gen jest liniową sekwencją DNA, która koduje określone białko, które jest wymagane dla pewnych funkcji.

Mutacja w genie prowadzi do wytworzenia wadliwego białka, co wpływa na funkcje wykonywane przez normalne białko. Mutacja w genie jest jedną z przyczyn wielu chorób genetycznych. Pojęcie terapii genowej polega na tym, że jeśli do pacjenta wprowadzony zostanie prawidłowy gen (cierpiący z powodu wadliwego genu), choroba genetyczna może być kontrolowana lub leczona. W latach osiemdziesiątych ta oryginalna koncepcja została nazwana "genetyczną terapią zastępczą".

Teraz termin "terapia genowa" przerosł swoją pierwotną definicję i jest stosowany do wszystkich protokołów, które obejmują element przenoszenia genu (i niekoniecznie gen, o którym wiadomo, że powoduje chorobę). Niektóre choroby genetyczne są spowodowane defektem tylko jednego genu (np. Niedobór deaminazy adenozyny (ADA), mukowiscydoza, anemia sierpowata).

Terapia genowa mająca na celu skorygowanie takiej wady pojedynczego genu jest bardziej prawdopodobna. Z drugiej strony, niektóre choroby genetyczne obejmują wiele czynników genetycznych i może być trudniej w leczeniu takiej choroby przez terapię genową. Terapię genową można stosować zarówno w chorobach wrodzonych, jak i nabytych.

Terapię genową podzielono na grupy:

1. Przeniesienie genu komórki somatycznej to przeniesienie genu do normalnej komórki diploidalnej.

Ta metoda dotyczy tylko osoby, której terapia genowa i efekty terapii genowej nie zostaną przeniesione na przyszłe pokolenia.

2. Transfer genu linii germinalnej jest przeniesieniem genu do haploidalnej komórki jajowej lub plemnika układu rozrodczego. Przeniesiony gen zostanie przekazany potomstwu w kolejnych pokoleniach. Protokoły terapii genowej linii germinalnej są szeroko stosowane w produkcji zwierząt transgenicznych do badań, rolnictwa i biotechnologii.

Rozwój poważnej i niepokojącej dziedzicznej choroby genetycznej u ludzi można zapobiec przed urodzeniem, a choroby takie można wyeliminować w kolejnych pokoleniach. Jednak ze względu na możliwość nadużywania, terapia genowa linii płciowej u ludzi musi być szeroko dyskutowana, zanim to podejście może być stosowane w leczeniu chorób.

Istnieją dwa różne podejścia do przenoszenia genów do komórek:

1. Transfer genów ex vivo:

Wymagane komórki od pacjenta są izolowane, a pożądane geny wprowadzane są do komórek. Transfekowane komórki są ponownie wprowadzane do pacjenta.

2. Transfer genów in vivo:

Pożądane geny wprowadza się do pacjenta. Geny dostają się do komórek pacjenta. Terapia genowa w medycynie transplantacyjnej najprawdopodobniej będzie stosowana jako podejście uzupełniające.

1. Geny można wprowadzać do przeszczepów, aby produkty genów blokowały aktywację limfocytów T biorcy przeciwko przeszczepowi.

2. Geny, które produkują swoiste dla dawcy antygeny MHC, można wprowadzić do biorcy przed przeszczepieniem. Antygeny MHC dawcy wytwarzane przez wprowadzone geny mogą indukować tolerancję transplantacyjną u biorcy.

Wektory przenoszenia genów:

Wektory są nośnikami używanymi do przenoszenia genów będących przedmiotem zainteresowania do komórek docelowych. Docelowa komórka będzie następnie ekspresjonować białko kodowane przez przeniesiony gen. Gen będący przedmiotem zainteresowania jest również nazywany "transgenem".

Wiele czynników jest branych pod uwagę przed wyborem odpowiedniego wektora:

1. Typ komórki docelowej.

2. Stan podziału komórki docelowej.

3. Rozmiar transgenu.

4. Czas, w którym transgen musi być wyrażony.

5. Możliwość wywołania odpowiedzi immunologicznej przeciwko wektorowi, która może być szkodliwa dla osoby, która przeszła terapię genową.

6. Łatwość produkcji wektora.

7. Zdolność do podawania wektora więcej niż jeden raz pacjentowi.

8. Kwestie bezpieczeństwa.

Wektory przenoszenia genów:

Wirusy mają zdolność wchodzenia do komórek i namnażania się w komórkach. Dlatego atenuowane lub zmodyfikowane wersje wirusów są wykorzystywane jako wektory do przenoszenia genu będącego przedmiotem zainteresowania do komórki.

Wektory retrowirusowe stosowane jako wektory w terapii genowej to:

1. Wirus białaczki mysiej Moloney (MMLU):

Jedną z ważnych wad wektorów retrowirusowych jest to, że wektory retrowirusowe mogą wstawiać losowo do dowolnego miejsca w DNA gospodarza. Przypadkowe wstawienie genomu retrowirusa do DNA gospodarza może prowadzić do następujących niepożądanych zdarzeń.

ja. Wstawienie genomu retrowirusowego do genu gospodarza odpowiedzialnego za wytwarzanie ważnego białka zapobiegnie produkcji białka.

ii. Wstawienie genomu retrowirusowego do genu supresora guza gospodarza może dezaktywować gen supresorowy guza i doprowadzić do rozwoju guza.

2. Wirus Adeno:

Adenowirusowe DNA pozostaje episomalne i rzadko integruje się z DNA gospodarza. Ale białka adenowirusowe ulegają ekspresji na powierzchni transfekowanych komórek. W konsekwencji można indukować odpowiedzi immunologiczne przeciwko białkom adenowirusowym, prowadząc do ataku komórek transfekowanych przez układ immunologiczny gospodarza. Poza tym sam adenowirus może powodować choroby u gospodarza.

3. Wirus związany z adenowirusem (AAV):

Zaletą wirusa związanego z adenowcami jest to, że nie powoduje on chorób człowieka, może zainfekować wielu typów komórek i stabilnie integrować się z genomem gospodarza.

4. Wirus opryszczki pospolitej.

5. Wirus krowianki.

Non-wirusowe dostarczanie genów:

1. Liposomy składają się z lipidów, kationowego amfifilu i obojętnego fosfolipidu. Liposomy wiążą się i kondensują DNA, tworząc kompleksy o wysokim powinowactwie do błon plazmatycznych komórek; powoduje to pobieranie liposomów do cytoplazmy komórkowej w procesie endocytotycznym. Ostatnio opracowano kombinację elementów wirusowych i niewirusowych w celu zwiększenia skuteczności transferu genów do komórki.

Pierwsza próba genowa została podjęta na człowieku około 10 lat temu. Od tego czasu przeprowadzono ponad 390 badań terapii genowej z udziałem ponad 4000 osób. Pierwsza skuteczna terapia genowa przywróciła funkcję układu odpornościowego dwóm francuskim dzieciom urodzonym z SCID związanym z chromosomem X.

Komórki macierzyste w szpiku kostnym tych pacjentów zostały zebrane; normalny gen został transdukowany do uszkodzonych komórek macierzystych in vitro, a komórki macierzyste zostały skorygowane; następnie skorygowane komórki macierzyste zostały przeszczepione z powrotem do tych samych pacjentów. Wkrótce ci pacjenci wytworzyli normalne komórki odpornościowe. Jednak nie można go nazwać pełnym sukcesem, dopóki dzieci nie będą dużo starsze. Jednak te wstępne wyniki są niezwykle obiecujące i zachęcające.

Terapia genowa jest w powijakach jako nauka biomedyczna. Przewlekła choroba ziarniniakowa (CGD) jest chorobą niedoboru odporności. Formularz CGD związany z X stanowi około 65 procent wszystkich przypadków. Hematopoetyczne komórki macierzyste chorych na CGD sprzężonych z chromosomem X izolowano i transdukowano prawidłowym genem (podjednostka php gp91 enzymu zwana oksydazą fagocytową). Transformowane komórki następnie ponownie wprowadzono do tych samych pacjentów, od których wyizolowano komórki. Trzech na 4 leczonych w ten sposób pacjentów utrzymywało ciągłą produkcję neutrofili przez 16-14 miesięcy.

Terapia genowa to nowe podejście do leczenia choroby poprzez modyfikację ekspresji genu osoby w kierunku celu terapeutycznego. Wymiana genów jest teoretycznie bardziej pożądana niż dodanie genu. Uszkodzony gen w chromosomie zostaje usunięty, a prawidłowy gen zostaje umieszczony w tej pozycji (gdzie powinien znajdować się normalny gen). Zaletą tej metody jest to, że zastąpiony gen jest wyrażany tylko w czasach zapotrzebowania i w ilościach potrzebnych dla organizmu (np. Wprowadzony gen zachowuje się tak, jakby był normalnym genem).

Korekcja genu:

Uszkodzona sekwencja w nieprawidłowym chromosomie jest korygowana, aby po poprawieniu gen funkcjonował jak normalny gen.

Terapia genowa daje wiele nadziei na różnorodność stanów klinicznych. W medycynie transplantacyjnej wykorzystuje się terapię genową, aby zapobiegać ostrym i przewlekłym odrzuceniom przeszczepów.

Zasadniczo istnieją dwa podejścia:

1. Można wprowadzić geny, które są ważne w zapobieganiu odrzuceniu przeszczepu (np. Geny kodujące immunokoncepcyjne cytokiny lub kostymulujące cząsteczki blokowe).

2. Antysensowne kwasy nukleinowe blokujące wytwarzanie cząsteczek związanych z odrzucaniem, takich jak cząsteczki adhezyjne.