Pari_A
کاربر اخراجی
- عضویت
- 2017/02/27
- ارسالی ها
- 2,766
- امتیاز واکنش
- 14,439
- امتیاز
- 746
وکتورها در ژن درمانی
ژن درمانی، که طی آن DNA مورد نظر به داخل سلولهای هدف انتقال مییابد، با روشهای متعددی اجرا میشود که در ادامه خلاصه ای از این روشها آورده شدهاست. دو گروه اصلی از روشهای ژن درمانی روشهای مبتنی بر استفاده از ویروسهای نوترکیب (که گهگاهی نانوذرات زیستی یا وکتورهای ویروسی نامیده میشوند) و روشهای غیرویروسی که از DNA برهنه یا کمپلکس DNA استفاده میکنند، میباشند.
ویروسها
تمامی ویروسها با الحاق به سلول میزبان و انتقال مواد ژنتیکی سیکل همانندسازی خود را داخل سلول میزبان کامل میکنند. این مواد ژنتیکی «دستورالعمل های» پایه ای نحوهٔ تولید نسخههای زیادی از ویروسها را به میزبان انتقال داده و باعث میشود دستگاه همانندسازی سلول میزبان در راستای تأمین نیازهای ویروس فعالیت نماید. در نتیجه سلول میزبان نسخههای فراوانی از ویروسها را که منجر به آلوده شدن سلولهای بیشتری میشوند را تولید و حمل میکند. برخی از ویروسها ژنوم خود را وارد سیتوپلاسم میزبان کرده اما به طور واقعی داخل سلول میزبان نمیشوند اما برخی دیگر از ویروسها به غشای سلولی نفوذ کرده و به مولکولهای پروتئینی مبدل و داخل سلول میشوند.
عفونتهای ویروسی شامل دو نوع چرخه لیتیک و لیزوژنیک میباشند. در چرخه لیتیک، ویروس پس از جای دادن DNA خود درون سلول میزبان به سرعت تولید ویروسهای بیشتری کرده و در نتیجه سلولهای بیشتری را آلوده میکند. ویروسهایی که وارد چرخه لیزوژنیک میشوند، DNA خود را درون DNA سلول میزبان ادغام کرده و ممکن است بتوانند سالها در بدن میزبان زندگی کنند. این ویروسها بدون تحـریـ*ک قادرند خود را بدون تحمیل آسیب به سلول بازتولید کنند. تحـریـ*ک، DNA ویروس را از ژنوم میزبان آزاد و برای ایجاد ویروسهای جدید بکار میرود. ویروسها انواع مختلفی داشته که هر کدام میتوانند برای اهداف خاص به عنوان وکتور در ژن درمانی استفاده شوند. در ادامه خلاصه ای از برخی ویروسها که به عنوان وکتور هم مورد استفاده قرار میگیرند، آورده میشود.
رتروویروسها
مواد ژنتیکی در رتروویروسها از جنس مولکولهای RNAبوده در حالیکه مواد ژنتیکی سلول میزبان از جنس DNA میباشد. زمانی که رترویروس یک سلول میزبان را آلوده میکند، RNA خود را به همراه برخی از آنزیمها از جملهترانس کریپتاز معکوس و اینتگراز، وارد سلول میزبان میکند. مولکولهای RNA رتروویروسها قبل از ادغام با ژنوم میزبان بایستی به DNA تبدیل شوند. فرایند تولید نسخه DNA از مولکول RNA ترانس کریپتاز معکوس نامیده میشود. پس از اینکه یک نسخه از DNA تولید و در هسته سلول میزبان رها شد باید داخل ژنوم سلول میزبان ادغام شود. این فرایند بوسیله دیگر آنزیمهای حمل شده در رترویروس که اینتگراز نامیده میشوند انجام میگردد.
حال که مواد ژنتیکی ویروس جای داده شد میتوان گفت که سلول میزبان با ژنهای جدید تغییریافته است؛ و چنانچه بعدها سلول میزبان تقسیم شود زادههای آن حاوی ژنهای جدید خواهند شد.
آدنوویروسها
آدنوویروسها ویروسهایی هستند که مواد ژنتیکی شان را در شکل DNA دو رشتهای حمل میکنند. این ویروسها سبب عفونتهایی همچون عفونتهای تنفسی، روده ای و چشمی در انسان میشوند. زمانی که این ویروسها یک سلول میزبان را آلوده میکنند مولکولهای DNA خود را به میزبان معرفی میکنند اما مواد ژنتیکی آدنوویروس در مواد ژنتیکی سلول میزبان ادغام نمیشود بلکه مولکول DNA داخل هسته سلول میزبان رها شده و ساختارهای DNA خارجی درست مانند هر ژن دیگر رونویسی میشوند. تنها تفاوت آدنوویروسها در این است که هنگام تقسیم سلول میزبان، ژنهای خارجی همانندسازی نکرده در نتیجه سلولهای حاصل از تقسیم سلولی ژن اضافی نخواهند داشت. در نتیجه درمان یک جمعیت سلولی در حال رشد با آدنوویروسها نیازمند تزریق مجدد آنها میباشد.
ویروس هِرپِس سیمپلکس (HSV-1)
ویروس هرپس سیمپلکس یک ویروس نوروتروپیک انسانی است که عمدتاً برای انتقال ژن در سیستم عصبی استفاده میشود. ویروس HSV-11 نوع وحشی از ویروس میباشد که قادر به آلوده سازی نورونها و فرار از پاسخ ایمنی میزبان میباشد اما ممکن است این ویروس غیرفعال شده و تولید یک چرخه لیتیک از همانندسازی ویروسی کند بنابراین معمولاً از سویه موتانت HSV-1 که در توانایی همانندسازی ناقص است استفاده میشود.[۲]
روشهای غیرویروسی
روشهای غیرویروسی در مقایسه با روشهای ویروسی دارای مزایای خاصی از جمله امکان تولید در مقیاس بالا و ایمنی ژنتیکی پایین میزبان میباشند. سطوح پایین انتقال و بیان ژن از نقاط ضعف روشهای غیرویروسی بودهاند که با پیشرفتهای اخیر در فناوری وکتور باعث افزایش عملکرد مولکولها شده و کارایی روشهای غیر ویروسی به سطح روشهای انتقال مبتنی بر وکتورهای ویروسی شدهاست.
تزریق DNA برهنه
تزریق DNA برهنه روشی ساده برای انتقال DNA به صورت غیرویروسی است. آزمایشات بالینی اجرا شده در زمینه تزریق درون عضلانی پلاسمیدهای حاوی DNA برهنه با چندین بحث روبرو است؛ در این روش در مقایسه با سایر روشها میزان بیان کم است. علاوه بر آزمایشات انجام شده با پلاسمیدها، آزمایشهایی با محصولات PCRبرهنه نیز انجام شدهاست. جذب سلولی DNAA برهنه به طور کلی ناکارآمد است از این رو محققان روی بهبود کارایی جذب DNA تمرکز کردهاند که باعث ایجاد روشهای جدیدی شدهاست از جمله این روشها میتوان به الکتروپوریشن، سونوپوریشن و استفاده از «تفنگ ژن» که با استفاده از فشار بالای گاز DNA پوشش داده شده با ذرات طلا را به سلول پرتاب میکند، اشاره کرد.
روشهایی فیزیکی جهت بهبود انتقال DNA
الکتروپوریشن
الکتروپوریشن روشی است که از پالسهای کوتاهی از ولتاژ بالا برای حمل DNAA در امتداد غشای سلولی استفاده میکند. تصور میشود که این شوک سبب شکل گیری موقت منافذ در غشای سلولی شده و این منافذ موجب انتقال مولکول DNA میگردد.
تفنگ ژنی
استفاده از بمباران ذرات یا تفنگ ژنی روش فیزیکی دیگری برای انتقال DNA میباشد. در این فناوری DNA بر روی ذرات طلا پوشیده شده و درون یک وسیله ای که به منظور دست یابی به نفوذ DNA تولید نیرو میکند، بارگذاری میشوند.
سونوپوریشن
سونوپوریشن از فرکانسهای اولتراسونیک برای ورود DNA به داخل سلولها استفاده میکند. تصور میشود که فرایند حفره سازی صوتی غشای سلولی را تخریب کرده و بدین طریق منجر به حرکت DNA به داخل سلول میشود.
ژن درمانی، که طی آن DNA مورد نظر به داخل سلولهای هدف انتقال مییابد، با روشهای متعددی اجرا میشود که در ادامه خلاصه ای از این روشها آورده شدهاست. دو گروه اصلی از روشهای ژن درمانی روشهای مبتنی بر استفاده از ویروسهای نوترکیب (که گهگاهی نانوذرات زیستی یا وکتورهای ویروسی نامیده میشوند) و روشهای غیرویروسی که از DNA برهنه یا کمپلکس DNA استفاده میکنند، میباشند.
ویروسها
تمامی ویروسها با الحاق به سلول میزبان و انتقال مواد ژنتیکی سیکل همانندسازی خود را داخل سلول میزبان کامل میکنند. این مواد ژنتیکی «دستورالعمل های» پایه ای نحوهٔ تولید نسخههای زیادی از ویروسها را به میزبان انتقال داده و باعث میشود دستگاه همانندسازی سلول میزبان در راستای تأمین نیازهای ویروس فعالیت نماید. در نتیجه سلول میزبان نسخههای فراوانی از ویروسها را که منجر به آلوده شدن سلولهای بیشتری میشوند را تولید و حمل میکند. برخی از ویروسها ژنوم خود را وارد سیتوپلاسم میزبان کرده اما به طور واقعی داخل سلول میزبان نمیشوند اما برخی دیگر از ویروسها به غشای سلولی نفوذ کرده و به مولکولهای پروتئینی مبدل و داخل سلول میشوند.
عفونتهای ویروسی شامل دو نوع چرخه لیتیک و لیزوژنیک میباشند. در چرخه لیتیک، ویروس پس از جای دادن DNA خود درون سلول میزبان به سرعت تولید ویروسهای بیشتری کرده و در نتیجه سلولهای بیشتری را آلوده میکند. ویروسهایی که وارد چرخه لیزوژنیک میشوند، DNA خود را درون DNA سلول میزبان ادغام کرده و ممکن است بتوانند سالها در بدن میزبان زندگی کنند. این ویروسها بدون تحـریـ*ک قادرند خود را بدون تحمیل آسیب به سلول بازتولید کنند. تحـریـ*ک، DNA ویروس را از ژنوم میزبان آزاد و برای ایجاد ویروسهای جدید بکار میرود. ویروسها انواع مختلفی داشته که هر کدام میتوانند برای اهداف خاص به عنوان وکتور در ژن درمانی استفاده شوند. در ادامه خلاصه ای از برخی ویروسها که به عنوان وکتور هم مورد استفاده قرار میگیرند، آورده میشود.
رتروویروسها
مواد ژنتیکی در رتروویروسها از جنس مولکولهای RNAبوده در حالیکه مواد ژنتیکی سلول میزبان از جنس DNA میباشد. زمانی که رترویروس یک سلول میزبان را آلوده میکند، RNA خود را به همراه برخی از آنزیمها از جملهترانس کریپتاز معکوس و اینتگراز، وارد سلول میزبان میکند. مولکولهای RNA رتروویروسها قبل از ادغام با ژنوم میزبان بایستی به DNA تبدیل شوند. فرایند تولید نسخه DNA از مولکول RNA ترانس کریپتاز معکوس نامیده میشود. پس از اینکه یک نسخه از DNA تولید و در هسته سلول میزبان رها شد باید داخل ژنوم سلول میزبان ادغام شود. این فرایند بوسیله دیگر آنزیمهای حمل شده در رترویروس که اینتگراز نامیده میشوند انجام میگردد.
حال که مواد ژنتیکی ویروس جای داده شد میتوان گفت که سلول میزبان با ژنهای جدید تغییریافته است؛ و چنانچه بعدها سلول میزبان تقسیم شود زادههای آن حاوی ژنهای جدید خواهند شد.
آدنوویروسها
آدنوویروسها ویروسهایی هستند که مواد ژنتیکی شان را در شکل DNA دو رشتهای حمل میکنند. این ویروسها سبب عفونتهایی همچون عفونتهای تنفسی، روده ای و چشمی در انسان میشوند. زمانی که این ویروسها یک سلول میزبان را آلوده میکنند مولکولهای DNA خود را به میزبان معرفی میکنند اما مواد ژنتیکی آدنوویروس در مواد ژنتیکی سلول میزبان ادغام نمیشود بلکه مولکول DNA داخل هسته سلول میزبان رها شده و ساختارهای DNA خارجی درست مانند هر ژن دیگر رونویسی میشوند. تنها تفاوت آدنوویروسها در این است که هنگام تقسیم سلول میزبان، ژنهای خارجی همانندسازی نکرده در نتیجه سلولهای حاصل از تقسیم سلولی ژن اضافی نخواهند داشت. در نتیجه درمان یک جمعیت سلولی در حال رشد با آدنوویروسها نیازمند تزریق مجدد آنها میباشد.
ویروس هِرپِس سیمپلکس (HSV-1)
ویروس هرپس سیمپلکس یک ویروس نوروتروپیک انسانی است که عمدتاً برای انتقال ژن در سیستم عصبی استفاده میشود. ویروس HSV-11 نوع وحشی از ویروس میباشد که قادر به آلوده سازی نورونها و فرار از پاسخ ایمنی میزبان میباشد اما ممکن است این ویروس غیرفعال شده و تولید یک چرخه لیتیک از همانندسازی ویروسی کند بنابراین معمولاً از سویه موتانت HSV-1 که در توانایی همانندسازی ناقص است استفاده میشود.[۲]
روشهای غیرویروسی
روشهای غیرویروسی در مقایسه با روشهای ویروسی دارای مزایای خاصی از جمله امکان تولید در مقیاس بالا و ایمنی ژنتیکی پایین میزبان میباشند. سطوح پایین انتقال و بیان ژن از نقاط ضعف روشهای غیرویروسی بودهاند که با پیشرفتهای اخیر در فناوری وکتور باعث افزایش عملکرد مولکولها شده و کارایی روشهای غیر ویروسی به سطح روشهای انتقال مبتنی بر وکتورهای ویروسی شدهاست.
تزریق DNA برهنه
تزریق DNA برهنه روشی ساده برای انتقال DNA به صورت غیرویروسی است. آزمایشات بالینی اجرا شده در زمینه تزریق درون عضلانی پلاسمیدهای حاوی DNA برهنه با چندین بحث روبرو است؛ در این روش در مقایسه با سایر روشها میزان بیان کم است. علاوه بر آزمایشات انجام شده با پلاسمیدها، آزمایشهایی با محصولات PCRبرهنه نیز انجام شدهاست. جذب سلولی DNAA برهنه به طور کلی ناکارآمد است از این رو محققان روی بهبود کارایی جذب DNA تمرکز کردهاند که باعث ایجاد روشهای جدیدی شدهاست از جمله این روشها میتوان به الکتروپوریشن، سونوپوریشن و استفاده از «تفنگ ژن» که با استفاده از فشار بالای گاز DNA پوشش داده شده با ذرات طلا را به سلول پرتاب میکند، اشاره کرد.
روشهایی فیزیکی جهت بهبود انتقال DNA
الکتروپوریشن
الکتروپوریشن روشی است که از پالسهای کوتاهی از ولتاژ بالا برای حمل DNAA در امتداد غشای سلولی استفاده میکند. تصور میشود که این شوک سبب شکل گیری موقت منافذ در غشای سلولی شده و این منافذ موجب انتقال مولکول DNA میگردد.
تفنگ ژنی
استفاده از بمباران ذرات یا تفنگ ژنی روش فیزیکی دیگری برای انتقال DNA میباشد. در این فناوری DNA بر روی ذرات طلا پوشیده شده و درون یک وسیله ای که به منظور دست یابی به نفوذ DNA تولید نیرو میکند، بارگذاری میشوند.
سونوپوریشن
سونوپوریشن از فرکانسهای اولتراسونیک برای ورود DNA به داخل سلولها استفاده میکند. تصور میشود که فرایند حفره سازی صوتی غشای سلولی را تخریب کرده و بدین طریق منجر به حرکت DNA به داخل سلول میشود.