Gentherapie: groepen, benaderingen, vectoren en andere details
Gentherapie: groepen, benaderingen, vectoren en andere details!
Een gen is een lineaire sequentie van DNA dat codeert voor een bepaald eiwit, wat voor bepaalde functies vereist is.
Mutatie in het gen leidt tot de productie van een defect eiwit en bijgevolg worden de functies die door het normale eiwit worden uitgevoerd, beïnvloed. Mutatie in het gen is een van de oorzaken van vele genetische ziekten. Het concept van gentherapie is dat als een correct gen wordt geïntroduceerd in de patiënt (die lijdt vanwege een defect gen) de genetische ziekte kan worden gecontroleerd of genezen. In de jaren tachtig heette dit oorspronkelijke concept de naam "genetische vervangingstherapie".
Nu is de term "gentherapie" zijn oorspronkelijke definitie ontgroeid en wordt hij toegepast op alle protocollen waarbij een element van genoverdracht betrokken is (en niet noodzakelijk een gen waarvan bekend is dat het een ziekte veroorzaakt). Sommige genetische ziekten worden alleen veroorzaakt door een defect in één gen (zoals adenosinedeaminase (ADA) -deficiëntie, cystische fibrose, sikkelcelanemie).
Gentherapie om zo'n enkelvoudig gendefect te corrigeren, is waarschijnlijk eerder succesvol. Aan de andere kant hebben sommige genetische ziekten betrekking op meerdere genetische factoren en het kan moeilijker zijn om een dergelijke ziekte te behandelen door middel van gentherapie. Gentherapie kan worden toegepast op zowel aangeboren als opgelopen ziekten.
Gentherapie is onderverdeeld in de groepen:
1. Somatische cel genoverdracht is de overdracht van gen op normale diploïde cellen.
Deze methode is alleen van invloed op de persoon aan wie de gentherapie wordt gegeven en de effecten van gentherapie worden niet doorgegeven aan toekomstige generaties.
2. Kiemlijngenoverdracht is de overdracht van gen naar haploïde eicel of spermacel van het voortplantingssysteem. Het overgedragen gen zal in volgende generaties worden doorgegeven aan het nageslacht. Germ line-gentherapieprotocollen worden veel gebruikt bij de productie van transgene dieren voor onderzoek, landbouw en biotechnologie.
De ontwikkeling van ernstige en verontrustende erfelijke genetische ziekten bij de mens kan vóór de geboorte worden voorkomen en dergelijke ziekten kunnen in volgende generaties worden geëlimineerd. Vanwege het potentieel voor misbruik, moet kiemlijn-gentherapie in de mens echter op grote schaal worden besproken voordat deze benadering kan worden gebruikt voor de behandeling van ziekten.
Er zijn twee verschillende benaderingen voor de overdracht van genen in cellen:
1. Ex vivo genoverdracht:
De vereiste cellen van een patiënt worden geïsoleerd en de gewenste genen worden in de cellen geïntroduceerd. De getransfecteerde cellen worden opnieuw in de patiënt ingebracht.
2. In vivo genoverdracht:
De gewenste genen worden in de patiënt ingebracht. De genen komen in de cellen van de patiënt. Gentherapie in transplantatiegeneesmiddelen zal naar alle waarschijnlijkheid als een aanvullende aanpak worden gebruikt.
1. Genen zouden in transplantaten kunnen worden ingebracht, zodat de genproducten de T-celactivering van de ontvanger tegen het transplantaat zullen blokkeren.
2. Genen die donor-specifieke MHC-antigenen produceren, zouden voor transplantatie in de ontvanger kunnen worden geïntroduceerd. De donor-MHC-antigenen geproduceerd door de geïntroduceerde genen zouden transplantatietolerantie bij de ontvanger kunnen induceren.
Gene Transfer Vectors:
Vectoren zijn de dragers die worden gebruikt om de genen van interesse naar de doelcellen over te brengen. De doelcel zal dan het eiwit tot expressie brengen dat door het overgebrachte gen is gecodeerd. Het gen van belang dat wordt overgedragen, wordt ook een 'transgen' genoemd.
Veel factoren worden overwogen voordat een geschikte vector wordt gekozen:
1. Het type doelcel.
2. De deeltaak van de doelcel.
3. De grootte van het transgen.
4. Hoe lang het transgen moet worden uitgedrukt.
5. Het potentieel voor een immuunrespons tegen de vector die wordt geïnduceerd, hetgeen schadelijk kan zijn voor het individu dat de gentherapie onderging.
6. Het gemak van productie van vector.
7. Het vermogen om vector meer dan eens aan de patiënt toe te dienen.
8. Veiligheidsproblemen.
Gene Transfer Vectors:
Virussen hebben het vermogen om cellen binnen te dringen en zich binnen de cellen te vermenigvuldigen. Daarom worden verzwakte of gemodificeerde versies van virussen gebruikt als vectoren om het gen van belang in een cel te dragen.
De retrovirale vectoren die worden gebruikt als vectoren in gentherapie zijn:
1. Moloney murine leukemia virus (MMLU):
Een van de belangrijke nadelen van retrovirale vectoren is dat de retrovirale vectoren willekeurig in elke willekeurige plaats in het gastheer-DNA kunnen inserteren. De willekeurige insertie van retroviraal genoom in gastheer-DNA kan leiden tot de volgende ongewenste gebeurtenissen.
ik. Insertie van retroviraal genoom in een gastheergen verantwoordelijk voor het produceren van een belangrijk eiwit zal de productie van het eiwit voorkomen.
ii. Insertie van retroviraal genoom in het tumorsuppressorgen van de gastheer kan het tumorsuppressorgen inactiveren en tot de ontwikkeling van een tumor leiden.
2. Adeno Virus:
Het adenovirale DNA blijft episomaal en integreert zelden in het gastheer-DNA. Maar adenovirale eiwitten worden tot expressie gebracht op het oppervlak van getransfecteerde cellen. Dientengevolge kunnen immuunresponsen tegen de adeno-virale eiwitten worden geïnduceerd, hetgeen leidt tot de aanval van de getransfecteerde cellen door het immuunsysteem van de gastheer. Bovendien kan het adenovirus zelf ziekte in de gastheer veroorzaken.
3. Adeno-geassocieerd virus (AAV):
De voordelen van adeno-geassocieerd virus zijn dat het geen menselijke ziekte veroorzaakt, veel celtypen kan infecteren en stabiel kan worden geïntegreerd in het gastheergenoom.
4. Herpes-simplex-virus.
5. Vaccinia-virus.
Niet-virale genlevering:
1. Liposomen bestaan uit de lipidesoorten, een kationisch amfifiel en een neutraal fosfolipide. Liposomen binden aan en condenseren DNA om complexen te vormen die een hoge affiniteit hebben voor de plasmamembranen van cellen; dit resulteert in de opname van liposomen in het cytoplasma van de cellen door middel van een endocytotisch proces. Onlangs is een combinatie van virale en niet-virale elementen ontwikkeld om de werkzaamheid van de genoverdracht naar de cel te verhogen.
De eerste gentherapie werd bijna 10 jaar geleden geprobeerd bij een menselijke patiënt. Sindsdien zijn meer dan 390 gentherapie-onderzoeken met meer dan 4000 proefpersonen uitgevoerd. De eerste succesvolle gentherapie heeft de functie van het immuunsysteem hersteld bij twee Franse baby's geboren met X-gebonden SCID-formulier.
De stamcellen in het beenmerg van deze patiënten werden geoogst; normaal gen werd in vitro getransduceerd in de defectieve stamcellen en de stamcellen werden gecorrigeerd; daarna werden de gecorrigeerde stamcellen opnieuw in dezelfde patiënten getransplanteerd. Al snel produceerden deze patiënten normale immuuncellen. Het kan echter geen volledig succes worden genoemd totdat de kinderen veel ouder zijn. Toch zijn deze eerste resultaten zeer veelbelovend en bemoedigend.
Gentherapie staat nog in de kinderschoenen als biomedische wetenschap. Chronische granulomateuze ziekte (CGD) is een immunodeficiëntie-aandoening. Een X-gekoppelde vorm van CGD is goed voor ongeveer 65 procent van alle gevallen. Hematopoietische stamcellen van de X-gebonden CGD-patiënten werden geïsoleerd en getransduceerd met normaal gen (de gp91-phox-subeenheid van het enzym fagocytenoxidase genaamd). De getransformeerde cellen werden vervolgens opnieuw geïntroduceerd bij dezelfde patiënten van wie de cellen werden geïsoleerd. Drie van de vier patiënten die op deze manier werden behandeld, hebben een aanhoudende en continue productie van neutrofielen gedurende 16-14 maanden.
Gentherapie is een nieuwe benadering om ziekte te behandelen door de expressie van iemands gen naar een therapeutisch doel te modificeren. Genvervanging is theoretisch wenselijker dan toevoeging van genen. Het defecte gen in het chromosoom wordt verwijderd en een correct gen wordt in die positie geplaatst (waar het normale gen verondersteld wordt te zijn). Het voordeel van deze methode is dat het vervangen gen alleen wordt uitgedrukt in tijden van behoefte en in hoeveelheden die het lichaam nodig heeft (bijv. Het geïntroduceerde gen gedraagt zich alsof het een normaal gen is).
Gen correctie:
De defecte sequentie in het abnormale chromosoom wordt gecorrigeerd zodat na de correctie het gen functioneert als een normaal gen.
Gentherapie biedt veel hoop op verschillende klinische aandoeningen. In de transplantatiegeneeskunde wordt de gentherapie ingezet om de acute en chronische afstoting van transplantaten te voorkomen.
In principe zijn er twee benaderingen:
1. Genen die belangrijk zijn bij het voorkomen van transplantaatafstoting kunnen worden geïntroduceerd (bijvoorbeeld genen die immuunonderdrukkende cytokinen of co-stimulerende blokmoleculen coderen).
2. Anti-sense nucleïnezuren om de productie van met afstoting geassocieerde moleculen zoals adhesiemoleculen te blokkeren.
