Terapia genowa
Justyna Murdzia
Terapia genowa
Justyna Murdzia
Terapia genowa polega na wprowadzeniu
terapeutycznego genu do komórki, która
wykazuje brak określonego genu lub jego
defekt.
Można wyróżnić:
• Terapię germinalna
, która polega na całkowitym usunięciu
defektu genetycznego poprzez korektę błędu w DNA komórek
rozrodczych. Jest ona etycznie i prawnie zabroniona.
• Terapia somatyczna
– nie dochodzi tutaj do usunięcia defektu, a
jedynie wprowadzenia wektorów z genami terapeutycznymi do
komórek somatycznych (mutacja jest obecna i może zostać przekazana
potomstwu). Ma ona szansę zostać powszechnie stosowaną metodą
leczenia. W wyniku terapii można uzyskać przywrócenie lub
wzmocnienie utraconej w pełni lub częściowo funkcji genu. Leczenie
polega na dostarczeniu do komórki prawidłowej postaci genu. Próby
terapii somatycznej wykorzystywane są w leczeniu nowotworów,
chorób zakaźnych i defektów genetycznych
Terapia genowa u ludzi musi zostać poprzedzona
licznymi badaniami in vitro oraz badaniami na zwierzętach.
Jednak nigdy nie ma 100 % gwarancji dobrych wyników.
Mają na nie wpływ różnice rozwojowe i genetyczne
pomiędzy zwierzętami a ludźmi.
Metody terapii genowej:
• Transfer genu ex vivo, polega na pobraniu od chorego komórek
docelowych i wprowadzeniu do nich in vitro terapeutycznego genu
oraz powrotnemu wprowadzeniu zmodyfikowanej komórki do
organizmu;
• Transfer genu in vivo, czyli wprowadzenie terapeutycznego genu za
pomocą wektora do komórek chorego.
Rodzaje terapii genowej:
• Dodawanie genów – gen terapeutyczny jest dodawany w inne locus
niż uszkodzony
• Zamiana genu – gen uszkodzony zostaje wymieniony na prawidłowy
• „Doskonalenie” genomu, czyli wprowadzenie nowego genu
kodującego substancje, których organizm nie jest w stanie
fizjologicznie wytwarzać
Źródło: www.archiwum.wiz.pl
Źródło:
www.archiwum.wiz.pl
Źródło:www.archiwum.wiz.pl
Terapia można prowadzić również poprzez
zablokowanie funkcji zmutowanego genu.
• Strategia antysensu – blokadą są jednoniciowe cząsteczki kw.
nukleinowych komplementarne do mRNA powstałego w
wyniku transkrypcji. Zakłada syntezę oligonukleotydów o
sekwencjach komplementarnych do obszaru w mRNA
krytycznych dla translacji;
• Strategia tripleksu – syntetyczne oligonukleotydy mogłyby
blokować powstawanie mRNA przez tworzenie z dwuniciową
helisą DNA struktur trójniciowych
Metody te są ograniczone szybką degradacją wprowadzonych
do organizmu oligonukleotydów.
Wskazania do terapii genowej:
- brak efektywnego leczenia metodami konwencjonalnymi
- choroba pojedynczego genu, który udało się sklonować
- regulacja genu nie może być precyzyjna
- choroba zagrażająca życiu.
Sposoby wprowadzenia genu do komórki:
• Biologiczna
- wektory z wykorzystaniem wirusów DNA, RNA i plazmidów
• Fizyko – chemiczne
- fuzja DNA z liposomami
- transfekcja z precypitacją DNA z fosforanem wapnia
- elektroporacje
- mikroiniekcje dojądrowe
- podanie nagiego DNA do mięśni
- wprowadzenie DNA przy użyciu lipidów kationowych
WEKTORY CHEMICZNE
– głównie kationowe liposomy
zawierające egzogenny DNA wprowadzany za pomocą
plazmidu. Mogą one wprowadzić do komórek fragmenty DNA
o wielkości do 150 kb. Wykazują one niską immunogenność i
nietoksyczność. Wnikają do komórek na drodze endocytozy
WEKTORY WIRUSOWE:
• RNA
– wykorzystywane są retrowirusy, z usuniętymi sekwencjami
strukturalnymi: gag-pol-env bez sekwencji promotorowych LTR,
które są odpowiedzialne za integrację wirusa z DNA gospodarza i
regulację transkrypcji. Transfer dotyczy komórek dzielących się.
Pojemność wektora – 8kb, wykazują zdolność do stabilnej
transdukcji i niewielką immunogenność, ale mogą spowodować
mutację w DNA komórek gospodarza
• DNA
– głównie adenowirusy, z wirusa usuwany jest region E1.
Transfer dotyczy komórek w fazie G0 jak również dzielących
się. Nie integrują z genomem gospodarza, funkcjonuje
pozachromosomowo w postaci episomu, pojemność 7 – 36 kb,
ale wykazuje on wysoką immunogenność i ryzyko reakcji
zapalnej oraz krótkotrwały efekt
• Plazmidy
– koliste cząsteczki DNA występujące u bakterii i
np.: drożdży. Stosowane w klonowaniu. Plazmidy są rozcinane
enzymami restrykcyjnymi , następnie łączy się je lepkimi
końcami z terapeutycznym DNA. Mają one dużą pojemność i
transfekują wiele typów komórek.
Wady i zalety wybranych
wektorów
Pierwszą udaną terapie genową
przeprowadzono w USA 14.09.1990 roku.
Pacjentka, 4 – letnia dziewczynka, chorowała
na ciężki złożony niedobór odporności SCID,
choroba ta była wynikiem mutacji w genie
kodującym enzym deaminazę adenozynową
ADA. Sklonowany na retrowirusie cDNA genu
ADA wprowadzono do pobranych od pacjentki
limfocytów T, a następnie spreparowane w ten
sposób komórki wszczepiono chorej.
PODSUMOWANIE
Terapia genowa już teraz znajduje szerokie zastosowanie w
próbach leczenia nowotworów, jak również innych schorzeń,
takich jak mukowiscydoza, czy też dystrofia mięśniowa. Wraz
z rozwojem nowych metod będzie ona przezwyciężać
początkowe trudności i w ten sposób - miejmy nadzieję -
stanie się jednym z elementów terapii konwencjonalnej.
Niemałą rolę musi tutaj odegrać uświadamianie ludzi, czym
terapia genowa jest naprawdę i jak duże są jej potencjalne
korzyści w porównaniu z zagrożeniami. Może to pomóc w
opanowaniu strachu przed nieznanym oraz, co za tym idzie,
szybszym wprowadzeniu preparatów leczniczych na rynek. W
ten sposób dostaniemy do ręki potężne narzędzie do walki z
wieloma chorobami, z których część do tej pory była
nieuleczalna.
Bibliografia:
• Biologia molekularna w medycynie – J. Bal
• Podstawy genetyki – G. Drewa, T.Ferenc
•
•
Wady, ograniczenia terapii genowej:
- krótkotrwały charakter - DNA wprowadzone do
komórek powinno pełnić swoje funkcje możliwie jak
najdłużej.
- odpowiedź immunologiczna – podanie obcych
antygenów do tkanek nie powinno wywoływać odczynu
immunologicznego
- problemy z nośnikami wirusowymi (toksyczność
wirusów, łączenie z niewłaściwymi komórkami, brak
kontroli ekspresji transgenu).
- wieloczynnikowy charakter większości chorób –
większość chorób ma podłoże wielogenowe
W 2005 roku zatwierdzono i zrealizowano 1065
projektów. Większość dotyczyła terapii
nowotworów i chorób monogennych. Trzy
projekty: terapia genowa czerniaka, terapia raka
jelita grubego, wątrobiaka, glejaka i oponiaka są
prowadzone także w Polsce. Rozważane są
terapie zespołu Lescha – Nyhana, hemofilii,
dystrofii mięśniowej Duchenne’a i Beckera. W
USA, Francji i Wielkiej Brytanii wydano zgodę na
badania kliniczne w kierunku leczenia
mukowiscydozy. W tej chwili prowadzi się
badania kliniczne m.in. nad terapią genową
również w niedokrwistości Fanconiego, chorobie
Gauchera, zespole Huntera.
Terapia genowa czeka na kolejne przełomowe
odkrycia. Wiąże się z nią nie tylko nadzieje na
wyleczenie niektórych chorób, ale planuje się
również wykorzystać ją w regeneracji części
ciała. Możliwości terapii genowej są
olbrzymie, naukowcy myślą o wykorzystaniu
jej w „doskonaleniu” natury. Jednak zawsze
pozostaje aspekt etyczny. Ciężko jest
stwierdzić czy kolejne odkrycia będą miały na
celu pomoc chorym ludziom, czy też
zmodyfikowanie człowieka, czego przykłady
możemy już teraz zauważyć np.: w medycynie
sportowej.