Genterapi: Grupper, tilgange, vektorer og andre detaljer
Genterapi: Grupper, tilgange, vektorer og andre detaljer!
Et gen er en lineær sekvens af DNA, der koder for et bestemt protein, hvilket er nødvendigt for visse funktioner.
Mutation i genet fører til produktion af et defekt protein og følgelig påvirkes de funktioner, der udføres af det normale protein. Mutation i genet er en af årsagerne til mange genetiske sygdomme. Begrebet genterapi er, at hvis et korrekt gen indføres i patienten (som lider på grund af et defekt gen), kan den genetiske sygdom styres eller hærdes. I 1980'erne blev dette originale koncept kaldet "genetisk erstatningsterapi".
Nu har udtrykket "genterapi" vokset sin oprindelige definition og anvendes til alle protokoller, der involverer et element af genoverførsel (og ikke nødvendigvis et gen, der vides at forårsage en sygdom). Nogen genetisk sygdom er forårsaget af en defekt i ét gen alene (såsom adenosin deaminase (ADA) mangel, cystisk fibrose, seglcelleanæmi).
Genterapi til at korrigere en enkelt gendefekt er mere tilbøjelig til at være vellykket. På den anden side involverer nogle genetiske sygdomme flere genetiske faktorer, og det kan være sværere at behandle en sådan sygdom ved genterapi. Genterapi kan anvendes på både medfødte og erhvervede sygdomme.
Genterapi er blevet opdelt i grupperne:
1. Somatisk cellegenoverførsel er overførslen af gen til normal diploidcelle.
Denne metode vil kun påvirke den person, som genterapi gives og virkningerne af genterapi, ikke overføres til fremtidige generationer.
2. Germ-line-genoverførsel er overførslen af gen til haploid æg eller sædcelle i reproduktionssystemet. Det overførte gen vil blive overført til afkom i efterfølgende generationer. Germ-line genteraprotokoller anvendes i vid udstrækning til produktion af transgene dyr til forskning, landbrug og bioteknologi.
Udviklingen af alvorlig og nødlidende arvelig menneskelig genetisk sygdom kunne forebygges før fødslen, og sådanne sygdomme kunne elimineres i efterfølgende generationer. På grund af muligheden for misbrug må der imidlertid diskuteres kim-line genterapi hos mennesker, før denne fremgangsmåde kan anvendes til behandling af sygdomme.
Der er to forskellige tilgange til overførsel af gener til celler:
1. Ex vivo genoverførsel:
De krævede celler fra en patient isoleres, og de ønskede gener introduceres i cellerne. De transficerede celler genindføres til patienten.
2. In vivo genoverførsel:
De ønskede gener introduceres i patienten. Generene kommer ind i patientens celler. Genterapi i transplantationsmedicin er mest sandsynligt at blive anvendt som en komplementær tilgang.
1. Gen kan introduceres i transplantater, således at genprodukterne vil blokere modtagerens T-celleaktivering mod transplantatet.
2. Gen, der producerer donorspecifikke MHC-antigener, kan introduceres i recipienten før transplantation. Donor-MHC-antigenerne produceret af de indførte gener kunne fremkalde transplantationstolerance i modtageren.
Genoverførselsvektorer:
Vektorer er de vehikler, der anvendes til at overføre genene af interesse for målcellerne. Målcellen vil så udtrykke proteinet kodet af det overførte gen. Det gen, der er overført, kaldes også et 'transgen'.
Mange faktorer overvejes, før du vælger en passende vektor:
1. Typen af målcelle.
2. Opdelingen af målcellen.
3. Transgenets størrelse.
4. Hvor lang tid transgenet skal udtrykkes.
5. Potentialet for et immunrespons mod vektoren, der induceres, hvilket kan være skadeligt for den person, der har gennemgået genterapien.
6. Den nemme produktion af vektor.
7. Evnen til at administrere vektor mere end én gang til patienten.
8. Sikkerhedsproblemer.
Genoverførselsvektorer:
Virus har kapacitet til at komme ind i celler og formere sig inden for cellerne. Derfor anvendes svækkede eller modificerede versioner af vira som vektorer til at bære genet af interesse i en celle.
De retrovirale vektorer, der anvendes som vektorer i genterapi, er:
1. Moloney murin leukæmivirus (MMLU):
En af de vigtige ulemper ved retrovirale vektorer er, at de retrovirale vektorer kan indsætte tilfældigt ind i et hvilket som helst sted i værts-DNA'et. Den tilfældige indsættelse af retroviralt genom i værts-DNA kan føre til følgende uønskede hændelser.
jeg. Indføring af retroviralt genom i et værtsgen, der er ansvarlig for fremstilling af et vigtigt protein, forhindrer proteinproduktionen.
ii. Indsættelse af retroviralt genom i værts tumor suppressor gen kan inaktivere tumor suppressor genet og føre til udvikling af tumor.
2. Adeno-virus:
Det adenovirale DNA forbliver episomalt og integrerer sjældent i værts-DNA'et. Men adenovirale proteiner udtrykkes på overfladen af transficerede celler. Følgelig kan immunresponser mod de adenovirale proteiner induceres, hvilket fører til angreb af de transficerede celler ved hjælp af værts immunsystem. Udover adenoviruset kan det selv forårsage sygdom i værten.
3. Adeno-associeret virus (AAV):
Fordelene ved adenoassocieret virus er, at det ikke forårsager menneskers sygdom, kan inficere mange celletyper og integrere stabilt i værtsgenomet.
4. Herpes simplex virus.
5. Vaccinia virus.
Ikke-viral genleverance:
1. Liposomer består af lipidarterne, en kationisk amfifil og et neutralt phospholipid. Liposomer binder til og kondenserer DNA for at danne komplekser, der har en høj affinitet for plasmamembraner af celler; dette resulterer i optagelse af liposomer i cellecytoplasma ved endocytotisk proces. For nylig er kombinationen af virale og ikke-virale elementer udviklet for at øge effektiviteten af genoverførslen til cellen.
Den første genterapi blev forsøgt på en human patient for næsten 10 år siden. Siden da har over 390 genterapiundersøgelser, der involverer mere end 4000 individer, været udført. Den første succesrige genterapi har genoprettet immunsystemfunktionen i to franske babyer født med X-linket form SCID.
Stamcellerne i knoglemarven fra disse patienter blev høstet; normalt gen blev transduceret i de defekte stamceller in vitro, og stamcellerne blev korrigeret; derefter blev de korrigerede stamceller transplanteret tilbage til de samme patienter. Snart producerede disse patienter normale immunceller. Men det kan ikke kaldes en komplet succes, før børnene er meget ældre. Men disse første resultater er ekstremt lovende og opmuntrende.
Genterapi er i sin barndom som en biomedicinsk videnskab. Kronisk granulomatøs sygdom (CGD) er en immundefektsygdom. En X-linked form af CGD tegner sig for ca. 65 procent af alle sager. Hæmatopoietiske stamceller fra de X-bundet CGD-patienter blev isoleret og transduceret med normalt gen (gp91-phox-underenheden af enzymet kaldet phagocytoxidase). De transformerede celler blev derefter genintroduceret tilbage til de samme patienter, fra hvem cellerne blev isoleret. Tre ud af 4 patienter behandlet på denne måde har vedvarende og kontinuerlig produktion af neutrofile i 16-14 måneder.
Genterapi er en ny tilgang til behandling af sygdom ved at ændre ekspressionen af et persons gen mod et terapeutisk mål. Gen-erstatning er teoretisk mere ønskværdig end gentilsætning. Det defekte gen i kromosomet fjernes, og et korrekt gen placeres i den position (hvor det normale gen skal være). Fordelen ved denne metode er, at det erstattede gen kun udtrykkes i tider med krav og i mængder, der er nødvendige af kroppen (f.eks. Det introducerede gen opfører sig som om det er et normalt gen).
Genkorrektion:
Den defekte sekvens i det unormale kromosom korrigeres således, at genet efter korrektionen virker som et normalt gen.
Genterapi giver meget håb om forskellige kliniske tilstande. I transplantationsmedicin bliver genterapi udnyttet til at forhindre akut og kronisk afstødning af transplantater.
Dybest set er der to tilgange:
1. Gen, der er vigtige for at forhindre graftafvisning, kan indføres (fx gener, der koder for immunundertrykkende cytokiner eller co-stimulerende blokmolekyler).
2. Anti-sense-nukleinsyrer til blokering af produktion af afstødningsassocierede molekyler, såsom adhæsionsmolekyler.
