Liệu pháp gen: Nhóm, phương pháp tiếp cận, vectơ và các chi tiết khác

Liệu pháp gen: Nhóm, phương pháp tiếp cận, véc tơ và các chi tiết khác!

Một gen là một chuỗi DNA tuyến tính mã hóa cho một loại protein cụ thể, cần thiết cho một số chức năng nhất định.

Đột biến trong gen dẫn đến việc sản xuất một loại protein bị lỗi và do đó, các chức năng được thực hiện bởi protein bình thường bị ảnh hưởng. Đột biến trong gen là một trong những nguyên nhân của nhiều bệnh di truyền. Khái niệm về liệu pháp gen là nếu một gen chính xác được đưa vào bệnh nhân (người đang chịu đựng vì gen khiếm khuyết) thì bệnh di truyền có thể được kiểm soát hoặc chữa khỏi. Vào những năm 1980, khái niệm ban đầu này được gọi là liệu pháp thay thế di truyền học.

Bây giờ thuật ngữ trị liệu gen của người Viking đã vượt xa định nghĩa ban đầu của nó và được áp dụng cho tất cả các giao thức liên quan đến yếu tố chuyển gen (và không nhất thiết là gen gây bệnh). Một số bệnh di truyền được gây ra bởi một khiếm khuyết chỉ trong một gen (chẳng hạn như thiếu adenosine deaminase (ADA), xơ nang, thiếu máu hồng cầu hình liềm).

Liệu pháp gen để sửa chữa khiếm khuyết gen đơn lẻ như vậy có nhiều khả năng thành công. Mặt khác, một số bệnh di truyền liên quan đến nhiều yếu tố di truyền và có thể khó điều trị bệnh như vậy bằng liệu pháp gen. Liệu pháp gen có thể được áp dụng cho cả bệnh bẩm sinh và mắc phải.

Liệu pháp gen đã được chia thành các nhóm:

1. Chuyển gen tế bào soma là chuyển gen sang tế bào lưỡng bội bình thường.

Phương pháp này sẽ chỉ ảnh hưởng đến người mà liệu pháp gen được đưa ra và ảnh hưởng của liệu pháp gen sẽ không được truyền lại cho các thế hệ tương lai.

2. Chuyển gen dòng mầm là sự chuyển gen vào noãn đơn bội hoặc tế bào tinh trùng của hệ thống sinh sản. Các gen được chuyển sẽ được truyền lại cho thế hệ con cháu trong các thế hệ tiếp theo. Các giao thức trị liệu gen dòng mầm được sử dụng rộng rãi trong sản xuất động vật biến đổi gen cho nghiên cứu, nông nghiệp và công nghệ sinh học.

Sự phát triển của bệnh di truyền nghiêm trọng và đau khổ của con người có thể được ngăn chặn trước khi sinh và những bệnh như vậy có thể được loại bỏ trong các thế hệ tiếp theo. Tuy nhiên, vì khả năng lạm dụng, liệu pháp gen dòng mầm ở người cần được thảo luận rộng rãi trước khi phương pháp này có thể được sử dụng để điều trị bệnh.

Có hai cách tiếp cận khác nhau để chuyển gen vào tế bào:

1. Chuyển gen ex vivo:

Các tế bào cần thiết từ một bệnh nhân được phân lập và các gen mong muốn được đưa vào các tế bào. Các tế bào được truyền máu được giới thiệu lại vào bệnh nhân.

2. Chuyển gen in vivo:

Các gen mong muốn được đưa vào bệnh nhân. Các gen đi vào các tế bào của bệnh nhân. Liệu pháp gen trong y học cấy ghép rất có thể được sử dụng như một phương pháp bổ sung.

1. Các gen có thể được đưa vào ghép để các sản phẩm gen sẽ chặn kích hoạt tế bào T của người nhận đối với mảnh ghép.

2. Các gen tạo ra kháng nguyên MHC dành riêng cho người hiến có thể được đưa vào người nhận trước khi ghép. Các kháng nguyên MHC của người hiến tặng được tạo ra bởi các gen được giới thiệu có thể tạo ra sự dung nạp cấy ghép ở người nhận.

Vectơ chuyển gen:

Các vectơ là phương tiện được sử dụng để chuyển các gen quan tâm đến các tế bào đích. Sau đó, tế bào đích sẽ biểu thị protein được mã hóa bởi gen được chuyển. Các gen quan tâm được chuyển giao cũng được gọi là "gen chuyển".

Nhiều yếu tố được xem xét trước khi chọn một vector phù hợp:

1. Loại tế bào đích.

2. Trạng thái phân chia của ô mục tiêu.

3. Kích thước của gen chuyển.

4. Khoảng thời gian chuyển gen cần được thể hiện.

5. Khả năng đáp ứng miễn dịch chống lại vec tơ gây ra có thể gây khó chịu cho cá nhân trải qua liệu pháp gen.

6. Sự dễ dàng của sản xuất vector.

7. Khả năng quản lý véc tơ nhiều lần cho bệnh nhân.

8. Vấn đề an toàn.

Vectơ chuyển gen:

Virus có khả năng xâm nhập vào các tế bào và nhân lên trong các tế bào. Do đó, các phiên bản virus bị suy giảm hoặc biến đổi được sử dụng làm vectơ để mang gen quan tâm vào một tế bào.

Các vec tơ retrovirus được sử dụng làm vectơ trong liệu pháp gen là:

1. Virus gây bệnh bạch cầu ở chuột Moloney (MMLU):

Một trong những nhược điểm quan trọng của vec tơ retrovirus là vec tơ retrovirus có thể chèn ngẫu nhiên vào bất kỳ vị trí nào trong DNA chủ. Việc chèn ngẫu nhiên bộ gen retrovirus vào DNA chủ có thể dẫn đến các sự kiện không mong muốn sau đây.

tôi. Việc đưa bộ gen retrovirus vào gen chủ có trách nhiệm sản xuất một loại protein quan trọng sẽ ngăn chặn việc sản xuất protein.

ii. Chèn bộ gen retrovirus vào gen ức chế khối u của vật chủ có thể làm bất hoạt gen ức chế khối u và dẫn đến sự phát triển của khối u.

2. Virus Adeno:

DNA adenovirus vẫn còn episomal và hiếm khi tích hợp vào DNA chủ. Nhưng protein adenovirus được thể hiện trên bề mặt của các tế bào được biến đổi. Do đó, các phản ứng miễn dịch chống lại các protein virut adeno có thể được gây ra dẫn đến sự tấn công của các tế bào bị biến đổi bởi hệ thống miễn dịch của vật chủ. Bên cạnh đó, chính adenovirus có thể gây bệnh cho vật chủ.

3. Virus liên quan đến Adeno (AAV):

Ưu điểm của virus liên quan đến adeno là nó không gây bệnh cho người, có thể lây nhiễm nhiều loại tế bào và tích hợp ổn định vào bộ gen của vật chủ.

4. Virus herpes đơn giản.

5. Virus gây ung thư.

Giao gen không do virus:

1. Liposome bao gồm các loại lipid, một amphiphile cation và một phospholipid trung tính. Liposome liên kết và ngưng tụ DNA để tạo thành phức hợp có ái lực cao với màng tế bào plasma; điều này dẫn đến sự hấp thu của liposome vào tế bào chất của tế bào bằng quá trình nội bào. Gần đây, sự kết hợp của các yếu tố virus và không virus đã được phát triển để tăng hiệu quả của việc chuyển gen vào tế bào.

Liệu pháp gen đầu tiên đã được thử trên một bệnh nhân ở người gần 10 năm trước. Kể từ đó, hơn 390 nghiên cứu liệu pháp gen liên quan đến hơn 4000 đối tượng đã được tiến hành. Liệu pháp gen thành công đầu tiên đã khôi phục chức năng hệ thống miễn dịch ở hai em bé người Pháp sinh ra với SCID dạng liên kết X.

Các tế bào gốc trong tủy xương của những bệnh nhân này đã được thu hoạch; gen bình thường đã được tải nạp vào các tế bào gốc khiếm khuyết trong ống nghiệm và các tế bào gốc đã được sửa chữa; sau đó các tế bào gốc được điều chỉnh đã được cấy ghép trở lại vào cùng một bệnh nhân. Chẳng mấy chốc những bệnh nhân này đã sản sinh ra các tế bào miễn dịch bình thường. Tuy nhiên, nó không thể được gọi là thành công hoàn toàn cho đến khi trẻ lớn hơn nhiều. Tuy nhiên, những kết quả ban đầu là vô cùng hứa hẹn và đáng khích lệ.

Liệu pháp gen đang ở giai đoạn sơ khai như một khoa học y sinh. Bệnh u hạt mạn tính (CGD) là một bệnh suy giảm miễn dịch. Một dạng CGD được liên kết X chiếm khoảng 65 phần trăm của tất cả các trường hợp. Các tế bào gốc tạo máu của bệnh nhân CGD liên kết X được phân lập và tải nạp với gen bình thường (tiểu đơn vị gp91 phoxit của enzyme gọi là phagocyte oxyase). Các tế bào biến đổi sau đó được đưa trở lại vào cùng một bệnh nhân mà các tế bào được phân lập. Ba trong số 4 bệnh nhân được điều trị theo cách này đã sản xuất bạch cầu trung tính liên tục và liên tục trong 16-14 tháng.

Liệu pháp gen là một phương pháp mới để điều trị bệnh bằng cách sửa đổi biểu hiện gen của một người theo mục tiêu trị liệu. Thay thế gen về mặt lý thuyết là mong muốn hơn so với bổ sung gen. Gen khiếm khuyết trong nhiễm sắc thể được loại bỏ và một gen chính xác được đặt ở vị trí đó, (nơi mà gen bình thường được cho là). Ưu điểm của phương pháp này là gen thay thế chỉ được biểu hiện ở những thời điểm cần thiết và với số lượng cần thiết cho cơ thể (ví dụ: gen được giới thiệu hoạt động như thể đó là một gen bình thường).

Chỉnh sửa gen:

Trình tự khiếm khuyết trong nhiễm sắc thể bất thường được sửa chữa để sau khi chỉnh sửa, gen hoạt động như một gen bình thường.

Liệu pháp gen mang lại nhiều hy vọng cho nhiều tình trạng lâm sàng. Trong y học cấy ghép, liệu pháp gen đang được khai thác để ngăn chặn sự thải ghép cấp tính và mãn tính của mảnh ghép.

Về cơ bản có hai cách tiếp cận:

1. Có thể đưa ra các gen quan trọng trong việc ngăn ngừa thải ghép (ví dụ: Gen mã hóa các cytokine ức chế miễn dịch hoặc các phân tử khối đồng kích thích).

2. Axit nucleic chống giác quan để ngăn chặn việc sản xuất các phân tử liên quan từ chối như phân tử bám dính.