Terapia Genowa

Z BioInf

Terapia Genowa

Terapia genowa to zastosowanie kwasów nukleinowych w celach terapeutycznych, związane z leczeniem objawów jak i profilaktyką chorób o podłożu genetycznym. Terapia taka ma zastosowanie zarówno w stosunku do komórek rozrodczych (terapia generatywna) jak i komórek ciała (terapia somatyczna). W przypadku terapii generatywnej wprowadzone zmiany przekazywane są z pokolenia na pokolenie, zaś terapia somatyczna ogranicza się jedynie do leczonego osobnika. Z punktu widzenia etyczności zabiegów wprowadzania zmodyfikowanego materiału genetycznego do komórek rozrodczych u człowieka (oraz klonowania) badania takie nie są przeprowadzane w krajach, które podpisały traktat w Oviedo w 1997 roku. Zabieg wprowadzenia zmodyfikowanego materiału genetycznego wykonuje się in vivo lub ex vivo. Druga metoda jest łatwiejsza technicznie jednakże wymaga operacji chirurgicznej (związanej z pobraniem komórek docelowych, ich zmodyfikowaniem poza ustrojem chorego i ponownym ich wprowadzeniem). W chwili obecnej prowadzone są badania nad możliwością trwałej modyfikacji genomu w celach leczniczych przy minimalnych skutkach ubocznych. Pod uwagę bierze się na razie choroby związane z nieprawidłowym działaniem jednego genu (choroby monogenowe) nie podlegające jednocześnie standardowo stosowanemu leczeniu. Wśród badanych technik wprowadzania zmodyfikowanego genu znalazły się między innymi wektory wirusowe, pęcherzyki lipidowe, biobalistyka, endocytoza na drodze receptorów oraz mikromanipulacja. Do najbardziej pożądanych cech uniwersalnego sposobu dostarczenia genu terapeutycznego do komórek docelowych jest transfekcja konkretnych typów komórek, specyficzna integracja z genomem gospodarza oraz uzyskanie wysokiego stopnia ekspresji wprowadzonego genu. Wprowadzanie materiału genetycznego do organizmu bez użycia wektorów wirusowych można podzielić na bezpośrednie (nagie DNA – przez wzgląd na wywoływanie odczynów zapalnych a także możliwość uszkodzenia narządów prawdopodobieństwo zastosowania leczeniu klinicznym jest znikoma) oraz pośrednie (elektroporacja, biobalistyka, endocytoza przez receptory, nośniki lipidowe i aminowe). W metodach pośrednich efekt umieszczenia materiału genetycznego uzyskuje się odpowiednio poprzez impuls elektryczny odwracalnie uszkadzający błonę komórkową (możliwość uszkodzenia komórek), wstrzeliwanie mikrokulek z opłaszczającym je DNA , chemiczne połączenie DNA z ligandem. W przypadku ostatniej z metod pośrednich wykorzystuje się cząsteczki tworzące z DNA kompleksy i przedostające się do komórek na drodze fuzji bądź fagocytozy. W terapii genowej zaczyna się coraz częściej spotykać metody oparte na hamowaniu ekspresji nieprawidłowych genów. Wykorzystywane tu są techniki związane z zastosowaniem: rybozymów (cząsteczki RNA wykazujące zdolności cięcia innych cząsteczek mRNA i zapobiegające w ten sposób translacji), komplementarnych odcinków oligonukleotydowych (terapia antysensu), struktur tripleksu czy Z-DNA jak również siRNA (selektywne działanie względem cząsteczek mRNA).

Wektory wirusowe stosowane w terapii genowej

Wektory wirusowe są wykorzystywane jako jedna z możliwych metod wprowadzania zmodyfikowanego materiału genetycznego do komórek docelowych. Uniwersalny wektor wirusowy powinien się charakteryzować transfekcją właściwie wszystkich komórek docelowych, wysokim stopniem integracji z genomowym DNA jak też wysokim stopniem ekspresji wprowadzonego genu. Pożądana jest również możliwość fizjologicznej regulacji ekspresji wprowadzonego genu. Wśród wektorów wirusowych, branych pod uwagę w terapii genetycznej wymienia się retrowirusy (Retroviridae), adenowirusy (Adenoviridae), AAV (Adeno-associated Virus, Dependovirus), herpeswirusy (Herpesviridae) oraz spośród poxwirusów (Poxviridae) wirus ospy (Vaccinia) (tab.1).

Tabela 1. Zalety i wady poszczególnych typów wektorów wirusowych

Wektor wirusowy Zalety Wady
Retrowirusy - integracja kopii własnych genów z genomem gospodarza (możliwość przekazu zmienionego materiału komórkom potomnym w czasie replikacji),

- pojemność ok. 7,5kbp

- brak transfekcji komórek nie dzielących się,

- integracja losowa wprowadzonego genu, - brak stabilności in vivo w komórkach ssaków naczelnych

Adenowirusy - wykazują powinowactwo do różnych typów komórek

- nie wykazują się patogennością - wnikanie do komórki na drodze endocytozy receptorowej - pojemność do ok. 30kbp

- brak integracji z genomem komórki docelowej (czasowe działanie)

- ryzyko rekombinacji z endogennymi adenowirusami - wywoływanie odpowiedzi immunologicznej

AAV - niepatogenne parwowirusy

- zakażają komórki dzielące oraz nie dzielące się - przy braku wirusa pomocniczego specyficzna integracja z genomem komórki docelowej

- wymagają do rozwoju wirusa pomocniczego

- niewielka pojemność ok. 5kbp

Herpeswirusy - powinowactwo do komórek nerwowych

- pojemność 40-50kbp

- brak integracji z genomem komórki docelowej

- niemodyfikowane wirusy niszczą komórki i wywołują odpowiedz immunologiczną

Poxwirusy (Vaccinia) - replikacja wyłącznie w cytoplazmie

- stosunkowo duża pojemność (powyżej jednego genu)

- osłabienie odpowiedzi na wektor w przypadku osób szczepionych przeciw ospie

- niebezpieczeństwo infekcji przy obniżonej odporności


LITERATURA

  1. Bal J.: „Biologia molekularna w medycynie. Elementy genetyki klinicznej.” Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001
  2. Drewa G., Ferenc T.: „Podstawy genetyki dla studentów i lekarzy.” Wyd. II, Wydawnictwo Medyczne Urban&Partner, Wrocław 2003
  3. Dulak J.: „Czy powinniśmy się obawiać terapii genowej?” Diametros 2009; 19:40-47
  4. Piróg K. A.: „Terapia genowa” Instytut Biologii Molekularnej i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków 2002
  5. http://www.mp.pl
Osobiste