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
•

www.biotechnolog.pl

•

www.wikipedia.org

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.