Genterapi: Grupper, tilnærminger, vektorer og andre detaljer

Genterapi: Grupper, tilnærminger, vektorer og andre detaljer!

Et gen er en lineær sekvens av DNA som koder for et bestemt protein, som kreves for visse funksjoner.

Mutasjon i genet fører til produksjon av et defekt protein, og følgelig påvirkes funksjonene som utføres av det normale protein. Mutasjon i genet er en av årsakene til mange genetiske sykdommer. Begrepet genterapi er at hvis et korrekt gen blir introdusert i pasienten (som lider på grunn av et defekt gen), kan den genetiske sykdommen bli kontrollert eller herdet. På 1980-tallet ble dette originale konseptet kalt "genetisk erstatningsterapi".

Nå har termen "genterapi" vokst opp sin opprinnelige definisjon og brukes på alle protokoller som involverer et element av genoverføring (og ikke nødvendigvis et gen som er kjent for å forårsake en sykdom). Enkelte genetiske sykdommer er forårsaket av en defekt i ett eneste eneste (som adenosin deaminase (ADA) mangel, cystisk fibrose, seglcelleanemi).

Genterapi for å korrigere slike enkeltgenfeil er mer sannsynlig å være vellykket. På den annen side involverer noen genetiske sykdommer flere genetiske faktorer, og det kan være vanskeligere å behandle slike sykdommer ved genterapi. Genterapi kan brukes på både medfødte og oppkjøpte sykdommer.

Genterapi har blitt delt inn i gruppene:

1. Somatisk cellegenoverføring er overføringen av gen til normal diploid celle.

Denne metoden vil bare påvirke personen som genterapi gis og virkningen av genterapi er ikke videreført til fremtidige generasjoner.

2. Germ-line-genoverføring er overføringen av gen til haploid egg eller sædcelle i reproduktive systemet. Det overførte genet vil bli sendt videre til avkom i etterfølgende generasjoner. Germ-line genterapi protokoller er mye brukt i produksjon av transgene dyr for forskning, landbruk og bioteknologi.

Utviklingen av alvorlig og plagsom arvelig menneskelig genetisk sykdom kan forebygges før fødselen, og slike sykdommer kan elimineres i etterfølgende generasjoner. På grunn av potensialet for overgrep, må man imidlertid diskutere allmenngrep i genterapi for mennesker før denne tilnærmingen kan brukes til behandling av sykdommer.

Det er to forskjellige tilnærminger til overføring av gener til celler:

1. Ex vivo genoverføring:

De nødvendige celler fra en pasient isoleres og de ønskede gener blir introdusert i cellene. De transfekterte cellene blir gjeninnført i pasienten.

2. In vivo genoverføring:

De ønskede gener blir introdusert i pasienten. Generene kommer inn i pasientens celler. Genterapi i transplantasjonsmedisin er mest sannsynlig å bli brukt som en komplementær tilnærming.

1. Gen kan bli introdusert i transplantater slik at genproduktene vil blokkere mottakers T-celleaktivering mot transplantatet.

2. Gener som produserer donorspecifikke MHC-antigener kan innføres i mottakeren før transplantasjon. Donor-MHC-antigenene produsert av de introduserte gener kunne indusere transplantasjonstoleranse i mottakeren.

Gene Transfer Vektorer:

Vektorer er kjøretøyene som brukes til å overføre genene av interesse for målceller. Målcellen vil da uttrykke proteinet kodet av det overførte genet. Genet av interesse som overføres kalles også et "transgen".

Mange faktorer vurderes før du velger en passende vektor:

1. Type målcelle.

2. Oppdelingstilstanden for målcellen.

3. Størrelsen på transgenet.

4. Hvor lenge transgenet må uttrykkes.

5. Potensialet for en immunrespons mot vektoren blir indusert som kan være skadelig for den enkelte som gjennomgikk genterapien.

6. Den enkle produksjonen av vektor.

7. Evnen til å administrere vektoren mer enn en gang til pasienten.

8. Sikkerhetsproblemer.

Gene Transfer Vektorer:

Virus har kapasitet til å gå inn i celler og formere seg i cellene. Derfor blir dempede eller modifiserte versjoner av virus brukt som vektorer for å bære genet av interesse i en celle.

De retrovirale vektorene som brukes som vektorer i genterapi er:

1. Moloney murine leukemi virus (MMLU):

En av de viktigste ulempene ved retrovirale vektorer er at de retrovirale vektorer kan settes tilfeldig inn i et hvilket som helst sted i verts DNA. Den tilfeldige innsetting av retroviralt genom til verts DNA kan føre til følgende uønskede hendelser.

Jeg. Innsetting av retroviralt genom til et vertsgen som er ansvarlig for å produsere et viktig protein, vil forhindre produksjon av proteinet.

ii. Innsetting av retroviralt genom i verts tumor-suppressorgen kan inaktivere tumor-suppressorgenet og føre til utvikling av tumor.

2. Adeno Virus:

Det adenovirale DNA forblir episomalt og integrerer sjelden i verts DNA. Men adenovirale proteiner uttrykkes på overflaten av transfekterte celler. Følgelig kan immunresponser mot de adenovirusproteiner induseres som fører til angrepet av de transfekterte celler ved verts immunsystem. I tillegg til adenoviruset selv kan det forårsake sykdom i verten.

3. Adeno-assosiert virus (AAV):

Fordelene ved adeno-assosiert virus er at det ikke forårsaker menneskelig sykdom, kan infisere mange celletyper og integrere stabilt i vertsgenomet.

4. Herpes simplex virus.

5. Vaccinia virus.

Ikke-viral genleveranse:

1. Liposomer består av lipidartene, en kationisk amfifil og en nøytral fosfolipid. Liposomer binder til og kondenserer DNA for å danne komplekser som har høy affinitet for plasmamembranene av celler; dette resulterer i opptak av liposomer inn i celle-cytoplasma ved endocytotisk prosess. Nylig er kombinasjon av virale og ikke-virale elementer utviklet for å øke effekten av genoverføringen til cellen.

Den første genterapi ble forsøkt på en menneskelig pasient for nesten 10 år siden. Siden da har over 390 genterapi studier med mer enn 4000 individer vært utført. Den første vellykkede genterapien har gjenopprettet immunsystemfunksjonen i to franske babyer født med X-koblet form SCID.

Stamceller i beinmarg av disse pasientene ble høstet; normalt gen ble transdusert til de defekte stamceller in vitro og stamceller ble korrigert; da ble de korrigerte stamceller transplantert tilbake til de samme pasientene. Snart produserte disse pasientene normale immunceller. Men det kan ikke kalles en fullstendig suksess til barna er mye eldre. Likevel er disse første resultatene svært lovende og oppmuntrende.

Genterapi er i sin barndom som en biomedisinsk vitenskap. Kronisk granulomatøs sykdom (CGD) er en immunsviktssykdom. En X-koblet form for CGD utgjør omtrent 65 prosent av alle tilfeller. Hematopoietiske stamceller fra de X-koblede CGD-pasientene ble isolert og transdusert med normalt gen (gp91-fox-underenheten av enzymet kalt fagocytoksidase). De transformerte cellene ble deretter gjeninnført tilbake til de samme pasientene fra hvilke cellene ble isolert. Tre av 4 pasienter behandlet på denne måten har vedvarende og kontinuerlig produksjon av nøytrofiler i 16-14 måneder.

Genterapi er en roman tilnærming til å behandle sykdom ved å modifisere uttrykket av en persons gen mot et terapeutisk mål. Genutskifting er teoretisk mer ønskelig enn gentilsetning. Det defekte genet i kromosomet fjernes og et korrekt gen plasseres i den posisjonen (der det normale genet skal være). Fordelen med denne metoden er at det erstattede gen uttrykkes bare ved behov og i mengder som kreves av kroppen (f.eks. Det introduserte genet oppfører seg som om det er et normalt gen).

Genkorreksjon:

Den defekte sekvensen i det unormale kromosomet korrigeres slik at genet etter korreksjonen fungerer som et normalt gen.

Genterapi gir mye håp for forskjellige kliniske forhold. I transplantasjonsmedisin blir genterapi utnyttet for å forhindre akutt og kronisk avstøtning av transplantater.

I utgangspunktet er det to tilnærminger:

1. Gen som er viktige for å forhindre transplantatavvisning, kan innføres (f.eks. Gener som koder for immunundertrykkende cytokiner eller co-stimulerende blokkmolekyler).

2. Anti-sense nukleinsyrer for å blokkere produksjonen av avstøtningsassosierte molekyler som adhesjonsmolekyler.