Γιατί χρησιμοποιούνται οι ιοί στη γονιδιακή θεραπεία
Η γονιδιακή θεραπεία είναι η εισαγωγή ξένου γενετικού υλικού στα κύτταρα του σώματος για την αντιστάθμιση μη φυσιολογικών γονιδίων ή για τη σύνθεση ευεργετικών πρωτεϊνών. Η αποτελεσματική μεταφορά γενετικού υλικού στο κύτταρο στόχο είναι απαραίτητη για την επίτευξη του επιθυμητού θεραπευτικού αποτελέσματος. Προκειμένου να διευκολυνθεί η μεταφορά γονιδίων, ως σύστημα παροχής μπορούν να χρησιμοποιηθούν φορείς είτε βασισμένοι σε ιούς είτε μη ιικοί φορείς. Οι ιοί είναι ένας τύπος ευρέως χρησιμοποιούμενων φορέων για τη μεταφορά ξένου DNA σε ένα κύτταρο. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι ιικών φορέων που χρησιμοποιούνται στη μεταφορά γονιδίων είναι ο ρετροϊός, ο αδενοϊός και ο αδενοϊός. Η ικανότητα των ιών να μολύνουν κύτταρα είναι το βασικό χαρακτηριστικό που επιτρέπει στους ιούς να χρησιμοποιούνται ως φορείς στη γονιδιακή θεραπεία.
Βασικές περιοχές που καλύπτονται
1. Τι είναι η Γονιδιακή Θεραπεία
– Ορισμός, Μέθοδοι, Διανύσματα
2. Γιατί χρησιμοποιούνται οι ιοί στη γονιδιακή θεραπεία
– Ιικοί φορείς για γονιδιακή θεραπεία
Βασικοί όροι:Αλλαγή γονιδιακής έκφρασης, λειτουργικά γονίδια, ομόλογος ανασυνδυασμός, λοιμώδης κύκλος ζωής, γονιδιακή θεραπεία, ιοί, φορείς
Τι είναι η γονιδιακή θεραπεία
Η γονιδιακή θεραπεία είναι η εισαγωγή φυσιολογικού DNA απευθείας σε ένα κύτταρο προκειμένου να διορθωθούν γενετικά ελαττώματα. Οι δύο κύριες προσεγγίσεις στη γονιδιακή θεραπεία είναι είτε η εισαγωγή ενός γονιδίου που κωδικοποιεί μια λειτουργική πρωτεΐνη είτε η μεταφορά μιας οντότητας που μεταβάλλει την έκφραση ενός γονιδίου στο γονιδίωμα.
- Κατά την εισαγωγή ενός λειτουργικού γονιδίου σε ένα γονιδίωμα, σχετικά μεγάλα κομμάτια γονιδίων (>1kb) εισάγονται στο κύτταρο μαζί με αλληλουχίες προαγωγέα που ξεκινούν την έκφραση γονιδίου. Οι αλληλουχίες σηματοδότησης που κατευθύνουν την επεξεργασία RNA πρέπει επίσης να εισαχθούν μαζί με την περιοχή κωδικοποίησης πρωτεΐνης.
- Προκειμένου να τροποποιηθεί η γονιδιακή έκφραση ενός ενδογενούς γονιδίου στο γονιδίωμα, σχετικά μικρά τμήματα γενετικού υλικού (20-50 bp) που είναι συμπληρωματικά με το mRNA του ελαττωματικού γονιδίου εισάγονται. Η αλλαγή της γονιδιακής έκφρασης μπορεί να επιτευχθεί με τον αποκλεισμό της επεξεργασίας του mRNA, την έναρξη της μετάφρασης ή την καταστροφή του mRNA.
Οι αποτελεσματικές μέθοδοι χορήγησης, όπως οι φορείς, διευκολύνουν τη μεταφορά γονιδίων στα κύτταρα κατά τη διάρκεια της γονιδιακής θεραπείας. Δύο τύποι φορέων χρησιμοποιούνται στη γονιδιακή θεραπεία:ιικοί φορείς και μη ιικοί φορείς. Τα συστήματα χορήγησης που δεν βασίζονται σε ιούς μπορεί να είναι πλασμίδια ή χημικά συντιθέμενα ολιγονουκλεοτίδια. Η βέλτιστη επιλογή διανύσματος βασίζεται σε διάφορες παραμέτρους:
- Τύπος του κελιού-στόχου και τα χαρακτηριστικά του
- Απαιτείται μακροζωία έκφρασης
- Το μέγεθος του γενετικού υλικού που μεταφέρθηκε
Γιατί χρησιμοποιούνται οι ιοί στη γονιδιακή θεραπεία
Λόγω του μολυσματικού κύκλου ζωής, οι ιοί χρησιμοποιούνται ευρέως στη μεταφορά γονιδίων κατά τη γονιδιακή θεραπεία. Γενικά, οι ιοί μολύνουν τα κύτταρα-ξενιστές και αναπαράγονται μέσα στο κύτταρο ξενιστή ενσωματώνοντας ιικό DNA στο γονιδίωμα του ξενιστή. Ως εκ τούτου, τα ενδιαφερόμενα θραύσματα DNA μπορούν να εισαχθούν στο κύτταρο συσσωρεύοντάς το μέσα στα ιικά σωματίδια. Οι τρεις κύριοι τύποι ιικών φορέων που χρησιμοποιούνται στη γονιδιακή θεραπεία είναι οι ρετροϊοί, οι αδενοϊοί και οι αδενο-συνδεόμενοι ιοί (AAV). Επιπλέον, ο ιός του απλού έρπητα-1 (HSV-1), ο βακουλοϊός, ο ιός του εμβολίου χρησιμοποιούνται επίσης ως φορείς. Η χρήση αδενοϊών στη γονιδιακή θεραπεία φαίνεται στην εικόνα 1.
Εικόνα 1:Αδενοϊός στη γονιδιακή θεραπεία
Για να χρησιμοποιηθεί ένας ιός ως φορέας κατά τη γονιδιακή θεραπεία, τα λοιμογόνα γονίδια του αντικαθίστανται με το γονίδιο ενδιαφέροντος. Το υπόλοιπο γονιδίωμα του ιού παραμένει το ίδιο. Τα μολυσμένα ιικά στοιχεία διέπουν τον ομόλογο ανασυνδυασμό του τροποποιημένου ιικού γονιδιώματος με το γονιδίωμα του ξενιστή. Η θέση για ομόλογο ανασυνδυασμό μπορεί να προσδιοριστεί από την αλληλουχία των ανασυνδυαζόμενων στοιχείων. Μόλις ενσωματωθεί στο γονιδίωμα, το εισαγόμενο DNA εκφράζεται σταθερά και αντιγράφεται μαζί με το γονιδίωμα του ξενιστή.
Συμπέρασμα
Η γονιδιακή θεραπεία είναι μια τεχνολογία για τη θεραπεία ελαττωματικών γονιδίων στο γονιδίωμα με την εισαγωγή νέου DNA. Τόσο τα ιικά όσο και τα μη ιικά συστήματα παροχής DNA διευκολύνουν τη μεταφορά νέου DNA στα κύτταρα. Τα συστήματα παροχής ιού εισάγουν νέο DNA στα κύτταρα-ξενιστές κατά τη διάρκεια της μόλυνσης. Το νέο DNA ενσωματώνεται σταθερά στο γονιδίωμα του ξενιστή με ομόλογο ανασυνδυασμό, εκφράζοντας και αναδιπλασιάζοντας μαζί με το γονιδίωμα.
Αναφορά:
1. ΠΟΝΤΕΡ, ΚΑΘΕΡΙΝ ΠΑΡΚΕΡ. «Φορείς της Γονιδιακής Θεραπείας». Εισαγωγή στη Μοριακή Ιατρική και τη Γονιδιακή Θεραπεία. , Wiley-Liss, Inc., 2001, σελ. 77–112. Διαθέσιμο εδώ.
Εικόνα Ευγενική προσφορά:
1. «Γονιδιακή θεραπεία» (Public Domain) μέσω Commons Wikimedia
