Terapia genowa – na czym polega, zastosowanie, rodzaje, choroby

Terapia genowa to zastosowanie podstawowych metod inżynierii genetycznej w leczeniu chorób genetycznych, takich jak wrodzone defekty układu immunologicznego czy mukowiscydozy. Metoda in vivo to podanie potrzebnego genu bezpośrednio pacjentowi. Metoda ex vivo polega na zmodyfikowaniu genetycznym komórek pacjenta w warunkach laboratoryjnych i ponownym podaniu ich w wersji poprawionej z potrzebnym genem. Wadą terapii genowej jest nietrwałość i indukowanie odpowiedzi immunologicznej gospodarza. Postępy osiąga się przez takie modyfikowanie wektorów genetycznych, aby były niewidoczne dla układu immunologicznego pacjenta oraz wykorzystanie nowej wiedzy w genetyce – siRNA.

Co to jest a czym polega terapia genowa?

Terapia genowa polega na wyizolowaniu potrzebnego genu i wprowadzenia go do komórek biorcy (pacjenta dotkniętego schorzeniem genetycznym). Gdy objawy wskazują na dziedziczny charakter choroby do wyboru są dwa sposoby.

Pierwszy polega na wprowadzeniu prawidłowej kopii do komórki linii zarodkowej (terapia germinalna). Inny sposób polega na podaniu potrzebnego genu do komórek somatycznych człowieka. Obecnie nauka skupia się głównie na wprowadzeniu potrzebnego genu do komórek somatycznych. Terapia genowa w większości przypadków polega więc na wprowadzeniu kopii potrzebnego genu do komórek drogą technik inżynierii genetycznej, które mają dwa nieczynne allele, co powinno zniwelować istniejący defekt.

W proponowanej terapii genowej nowotworów, często przewiduje się efekt końcowy zabiegu, który polega na zabiciu komórki nowotworowej lub pobudzeniu naszego układu odpornościowego do efektywniejszego zwalczania choroby nowotworowej. Istota terapii genowej polega zatem na zastąpieniu wadliwego genu w organizmie na nowy, zdrowy gen, spełniający swoje fizjologiczne funkcje.

Największą przeszkodą w terapii genowej jest znalezienie odpowiedniego przenośnika potrzebnego genu (wektora), bez spowodowania poważniejszych skutków ubocznych. Paradoksalnie, większość obiecujących kandydatów na wektory do terapii genowej to pochodne wirusów chorobotwórczych, a to dlatego, że rozwinęły one wydajny system przenoszenia swoich genomów do komórek człowieka. Inżynieria genetyczna w medycynie powinna zapewnić efektywny wektor do przenoszenia potrzebnych genów.

Rodzaje terapii genowych – in vivo i ex vivo

Istnieją różne rodzaje terapii genowej. Może być ona przeprowadzana w 2 metodach – in vivo i ex vivo.

Terapia genowa in vivo to wprowadzenie leczniczego genu bezpośrednio do organizmu pacjenta, z nadzieją, że geny znajdą odpowiednią komórkę docelową. In vivo gen podaje się w sposób mało wydajny.

Zalety inżynierii genetycznej umożliwiają terapię ex vivo, która polega na pobraniu komórek od pacjenta i manipulowaniu nimi w laboratorium w hodowlach komórkowych, i następnie wprowadzenie ich ponownie do organizmu pacjenta. Docelowe komórki mogą być różne. W wielu przypadkach gen powinien trafić do dokładnego, określonego typu komórek, np. w celu zastąpienia wadliwych genów globiny w dziedzicznej hemoglobinopatii. Więc poprawny gen powinien być wprowadzony do komórek krwiotwórczych szpiku. W innych chorobach konieczne jest tylko zwiększenie w organizmie poziomu określonego białka, np. jakiegoś hormonu. Wówczas wystarczy wprowadzić gen do jakiejkolwiek komórki, która umożliwi prowadzenie produktu do krwi.

Terapia germinalna dotyczy komórek rozrodczych, z których powstanie nowy organizm lub komórek we wczesnym stadium zarodkowym. Tak wprowadzona zmiana jest dziedziczna tzn. przekazywana komórkom potomnym przy podziałach komórkowych. Dzięki takim modyfikacjom zarodkowym możliwe jest uzyskanie trwałych zmian genetycznych.

Terapia genowa – wektor genetyczny

Wektorem są na przykład wirusy, ale odpowiednio przygotowane, by nie mnożyły się w organizmie gospodarza i jednocześnie nie stymulowały odpowiedzi immunologicznej. Wektory przygotowuje się przez zastosowanie inżynierii genetycznej. Odpowiednie obrobienie wirusa polega na usunięciu z niego genów niezbędnych do funkcji wirusowych (np. odpowiedzialnych za ich namnażanie). Takie delecyjne wirusy określa się mianem wirusów przygotowanych. Pożądany gen wprowadza się do pozostałego wirusowego genomu wraz z genami regulującymi jego promocję i transkrypcję. Tak zrekombinowana cząsteczka DNA jest pakowana w płaszcz wirusowy, tak aby umożliwić zainfekowanie człowieka.

Retrowirusy w terapii genowej

Retrowirusy są specjalnymi wektorami genetycznymi, które zawierają geny dla odwrotnej transkryptazy. Enzym ten umożliwia wbudowanie genu obcego do genomu gospodarza. Znaczną wadą tych wirusów jest działanie tylko na komórki dzielące się. Dlatego są głównie wykorzystywane w metodzie ex vivo w hodowlach komórkowych. Kolejnym problemem jest krótki czas ekspresji wprowadzonych genów. Zwykle nie dłużej niż 2 tygodnie. Podgrupa retrowirusów – lentiwirusy mogą infekować komórki, które nie dzielą się, dlatego są przydatne w protokole in vivo.

Adenowirusy w terapii genowej

Kolejną wykorzystywaną grupą wektorów są adenowirusy. Kilka z nich powoduje powszechne infekcje górnych dróg oddechowych u ludzi, a ich genom może przyjmować duże wstawki ludzkiego DNA. Wadą adenowirusów jest brak trwałego związania z genomem gospodarza. Oznacza to, że nie mogą powodować trwałych zmian w aparacie genetycznym pacjenta. Wywołują ponadto odpowiedź immunologiczną, która może uśmiercić zainfekowane komórki.

Terapia genowa ma swoje za i przeciw. Do wad wszystkich wektorów wirusowych należą:

  • mała wydajność systemu przenoszenia genów,
  • uruchomienie odpowiedzi immunologicznej pacjenta,
  • bliskie pokrewieństwo z wirusami onkogennymi.

Liposomy w terapii genowej

Opisane wady terapii genowej z wykorzystaniem wektorów wirusowych spowodowały rozwój innych wektorów dla pożądanych, leczniczych genów. Najbardziej obiecujące z nich wydają się tzw. liposomy.

Liposomy to specjalne lipidowe micele, które mogą być używane jako nośnik molekularny. Błony fosfolipidowe, z których zbudowane są liposomy łatwo wiążą DNA i są wchłaniane szybko przez żywe komórki gospodarza. Do zalet liposomów należą:

  • brak wywoływania odpowiedzi immunologicznej,
  • działanie in vivo i ex vivo,
  • przenoszenie DNA o dowolnej wielkości.

Wadą jest słaba efektywność integracji z genomem gospodarza.

Zastosowanie terapii genowej – leczenie chorób genetycznych

Terapia genowa umożliwia częściowe leczenie wybranych chorób genetycznych. Choroby leczone terapią genową to m.in. choroby genetyczne mono-genowe, np. fenyloketonuria, deficyt ADA lub mukowiscydoza. Choroby genetyczne powstają wskutek mutacji genowych w łańcuchu DNA, np.

  • delecji, czyli wypadnięciu fragmentu DNA,
  • mutacji punktowej – zastąpieniu pojedynczego nukleotydu innym, nieprawidłowym,
  • inwersji – przestawieniu odcinków sekwencji nukleotydów.

Terapia genowa w leczeniu ADA

Niedobór deaminazy adenozyny (ADA) to rzadka choroba przebiegająca z niedoborami odporności. Dziedziczona jest w sposób autosomalny recesywny. Gen, który koduje ADA, został sklonowany, a pierwsze próby leczenia tej choroby zostały podjęte w 1990 roku. Gen wprowadzono do wektora retrowirusowego i infekowano nim pobrane od pacjenta limfocyty T, które tak stymulowano, aby mogły rosnąć w hodowli komórkowej. Komórki mające aktywny gen rozmnożono i ponownie wprowadzono do chorego. Postępowanie to w niektórych przypadkach zakończyło się powodzeniem. Nie jest to leczenie przyczynowe, ponieważ komórki wprowadzone są stopniowo wypierane przez limfocyty produkowane w szpiku kostnym z wadliwym genem. Wniosek z tego jest taki, że jeżeli chcemy uzyskać trwałe leczenie musimy powtarzać procedurę co jakiś czas. Jednokrotne i skutecznie wykonanie procedury jest możliwe tylko przy zainfekowaniu prekursorowych komórek macierzystych szpiku.

Terapia genowa mukowiscydozy

Terapia genowa jest stosowana między innymi do leczenia mukowiscydozy. Mukowiscydoza, tj. zwłóknienie torbielowate, polega na defekcie genu CFTR, który odpowiada za zagęszczanie śluzu w gruczołach wydzielania zewnętrznego w drogach oddechowych, trzustce i nasieniowodach. Objawy są spowodowane nieprawidłowym gromadzeniem gęstego śluzu w płucach, niewydolności trzustki i uszkodzeniem nasieniowodów. Terapia genowa mukowiscydozy polegała na zastosowaniu adenowirusów. Zrekombinowane wirusy podawane były w aerozolu, ponieważ niektóre z wirusowych cząstek są zdolne do infekcji komórek dróg oddechowych. Wady w terapii polegają na:

  • reakcji immunologicznej przeciwko wirusom,
  • istnieniu bariery śluzowej, która blokuje integracje wirusa z komórką docelową,
  • braku integracji z komórkami gospodarza.

Alternatywą jest wprowadzenie genu CFTR przez liposomy. Gen trafia do niewielu komórek, ale za to jego działanie jest długoterminowe.

Terapia genowa w leczeniu nowotworów

Terapię genową można zastosować jako metodę leczenia chorych na nowotwory. Zastosowanie terapii genowej w tym zakresie opiera się na założeniu, że nowotwory powstają na skutek wadliwych genów gospodarza. Teoretycznie możliwe jest zapobieganie dalszemu rozwojowi nowotworu przez zastępowanie wadliwego genu supresji nowotworów genami poprawnymi.

Inna metodologia polega na zastosowaniu genów egzogennych, które będą stymulować apoptozę komórki nowotworowej lub stymulować odpowiedź immunologiczną organizmu. Wirus opryszczki można zmodyfikować przez dołączenie do niego genu kinazy tymidylanowej. Dalej po infekcji gospodarza komórki nowotworowe będą bardzo podatne na lek – gancyklowir, i jednocześnie lek nie będzie dotykać zdrowych komórek pacjenta. Dodatkową korzyścią jest szybkie obumieranie sąsiadujących komórek nowotworowych, które są ze sobą połączone połączeniami międzykomórkowymi.

Inną metodą jest zastosowanie siRNA. Podanie egzogennego RNA do komórek nowotworowych powoduje wygaszenie ekspresji np. dla genów podziału komórkowego. Blokuje to dalszy wzrost guza nowotworowego, przez co nasz układ odpornościowy jest w stanie sobie poradzić z usuwaniem pozostałości tkanki nowotworowej.

Obecnie nadzieje w terapii genowej powierza się poprawie w budowie wektorów liposomowych, a konkretnie ich asymilacji z komórkami gospodarza oraz badaniami nad siRNA. Poprawa w terapii liposomowej polega na modyfikacjach liposomów, aby lepiej były wchłaniane przez komórki docelowe drogą endocytozy. Obecnie osiąga się to przez dodanie dodatnio naładowanych cząsteczek poli-lizyny do liposomów, które łatwo osiągają kształty sferyczne i szybko integrują się z błoną białkowo-lipidową komórki docelowej.

Bibliografia

  1. PC Winter, GI Hickey, HL Fletcher, Krótkie wykłady. Genetyka, Warszawa, Wydawnictwo Naukowe PWN 2003
  2. Keeler AM, ElMallah MK, Flotte TR, Gene Therapy 2017: Progress and Future Directions. Clin Transl Sci. 2017 Jul; 10(4): 242-248
  3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21859/
  4. Szala S. Terapia genowa. PWN, Warszawa 2003.
Opublikowano: ; aktualizacja: 09.10.2018

Oceń:
4.5


Może cię

Choroba Pompego

Choroba Pompego to rzadkie, dziedziczne i często śmiertelne zaburzenie genetyczne, którego przyczyną jest mutacja genu ...

Leukodystrofia metachromatyczna (MDL) – objawy, leczenie u dzieci i dorosłych

Leukodystrofia metachromatyczna to choroba dziedziczna prowadząca do zaburzeń tworzenia i zwyrodnienia mieliny – powłoki tłuszczowej ...

Choroba Tay-Sachsa (gangliozydoza GM2) – przyczyny, objawy, leczenie, rokowanie

Choroba Tay-Sachsa jest rzadką chorobą genetyczną. Wskutek utraty aktywności enzymu lizosomalnego dochodzi do kumulacji gangliozydu ...

Zespół Waardenburga – dziedziczenie, objawy, leczenie, rokowanie

Zespół Waardenburga obejmuje kilka zespołów genetycznych. Ich przyczyna to mutacje genowe dziedziczone w sposób autosomalny ...

Zespół DiGeorge’a – przyczyny, diagnostyka, objawy, leczenie zespołu delecji 22q11.2

Zespół Di George’a (zespół CACH–22, zespół delecji 22q11.2) to dość rzadko występująca choroba genetyczna. Przyczyną ...

Zespół Cockayne’a – co to jest, jakie są objawy i typy, jak wygląda leczenie i rokowanie?

Zespół Cockayne’a (ang. Cockayne syndrome) to rzadka choroba genetyczna dziedziczona autosomalnie recesywnie. Wyróżnia się trzy ...

Zespół suszonej śliwki – przyczyny, objawy, leczenie, rokowanie

Zespół suszonej śliwki jest wrodzonym zespołem chorobowym, który zawdzięcza swoją nazwę charakterystycznym objawom. Obejmuje on ...

Zespół Nijmegen – co to jest, objawy, rokowanie, leczenie i opieka nad dzieckiem

Zespół Nijmegen, zwany także NBS (Nijmegen Breakage Syndrome), to rzadka choroba genetyczna, na której objawy ...

Hemochromatoza – objawy, badania, leczenie

Hemochromatozę określa się czasami jako przeciążenie żelazem lub cukrzycę brunatną. Objawy hemochromatozy wynikają z nadmiaru ...

Homocystynuria

Homocystynuria jest chorobą metaboliczną. Przyczyna jej powstania jest uwarunkowana genetycznie. Homocystynuria powoduje wystąpienie objawów ze ...

Zespół Wiskotta-Aldricha – dziedziczenie, objawy, badania, leczenie, rokowanie

Zespół Wiskotta-Aldricha to rzadka choroba o podłożu genetycznym, którą częściej diagnozuje się u mężczyzn. Schorzenie ...

Nowotwory dziedziczne

Pewna część nowotworów rozwija się na skutek dziedziczonych mutacji genetycznych. Dziedziczenie mutacji nie oznacza, że ...

Komentarze i opinie (0)

Drogi Użytkowniku!
Zależy nam, aby dostarczane przez nas serwisy w pełni spełniały Twoje oczekiwania. Dlatego prosimy — wyraź zgodę na przetwarzanie danych, które trafiają do nas, gdy korzystasz ze stron i aplikacji HF Media sp z o.o. W każdej chwili możesz wycofać swoją zgodę.

25 maja 2018 roku weszło w życie Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE (określane jako „RODO”, „ORODO”, „GDPR” lub „Ogólne Rozporządzenie o Ochronie Danych”).

Dowiedz się więcej o zasadach przetwarzania Twoich danych, które weszły w życie 25 maja 2018. Zebraliśmy dla Ciebie najważniejsze informacje, które z pewnością rozwieją wszystkie Twoje wątpliwości. Jeżeli masz więcej pytań — skontaktuj się z nami.

Dane — jak je zbieramy?

Twoje dane zbieramy w momencie, gdy korzystasz z naszych usług (np. serwisów internetowych). Dane mogą być zapisywane np. w plikach cookies, które instalujemy lub instalują nasi zaufani partnerzy na naszych stronach oraz urządzeniach, które wykorzystujesz do korzystania z naszej oferty.

Administrator danych — kto nim będzie

HF Media sp z o.o. z siedzibą w Łodzi przy ul. Łąkowa 7a, ale także inne podmioty z którymi stale współpracujemy (przede wszystkim w zakresie dostosowywania naszych treści oraz reklam do Twoich potrzeb oraz zainteresowań), ale które nie należą do HF Media sp z o.o. . Oczywiście możesz sprawdzić listę naszych zaufanych partnerów - znajduje się w zakładce Zauwani partnerzy

Przetwarzanie Twoich danych — w jakim celu?

Zależy nam na tym, by przetwarzać Twoje dane w kilku celach:
  • by świadczone przez nas usługi były odpowiedzią na to, co Cię interesuje
  • by treści ukazujące się w naszych serwisach były dopasowane do Twoich zainteresowań
  • również by publikowane przez nas reklamy odpowiadały Twoim potrzebom i upodobaniom
  • by świadczone przez nas usługi nie były polem do nadużyć i oszustw — bezpieczeństwo Twoich danych jest nas najważniejsze

Możliwość przekazywania Twoich danych — komu?

W większości dane dotyczące ruchu naszych użytkowników gromadzone są przez naszych zaufanych partnerów. Prawo daje nam także możliwość przekazania danych podmiotom, które będą je przetwarzać na nasze zlecenie. Mogą to być na przykład podwykonawcy naszych usług, agencje marketingowe oraz oczywiście organy typu sądy czy policja, które mogą żądać danych na podstawie obowiązującego prawa.

Twoje prawa w stosunku do danych

Pamiętaj, że w każdej chwili masz prawo do wycofania udzielonej zgody na przetwarzanie danych przez HF Media sp z o.o. i jego zaufanych partnerów. Możesz również zażądać dostępu do swoich danych — w dowolnym momencie możesz je usunąć, sprostować, ograniczyć ich przetwarzanie, przenieść czy wnieść skargę do organu nadzorczego — GIODO.

Podstawy prawne przetwarzania Twoich danych

Nie zapominaj, że w każdym przypadku przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na podstawie prawnej na bazie obowiązujących przepisów. Jedną z nich może być konieczność przetwarzania danych do wykonania lub zawarcia umowy, której jesteś stroną. Taką umowę może stanowić regulamin jednego z naszych serwisów www, który odwiedzasz. W przypadku marketingu, w tym profilowania podstawą prawną jest Twoja dobrowolna zgoda. W przypadku pozostałych celów, takich jak analityka ruchu lub zapobieganie nadużyciom, podstawą prawną jest uzasadniony interes administratora danych.

Wyraź zgodę na przechowywanie 25 maja 2018 roku, w Twoim urządzeniu plików cookies, jak też na przetwarzanie w celach marketingowych, w tym profilowania, Twoich danych pozostawianych przeze mnie w ramach korzystania oferowanych przez nas i naszych zaufanych partnerów usług. Wyraź zgodę na przetwarzanie danych po 25 maja 2018 roku w ramach korzystania z oferowanych przez nas i naszych zaufanych partnerów usług. Dzięki temu będziemy trafiać jeszcze lepiej w Twoje preferencje poprzez nasze treści i reklamy. Pamiętaj, że wyrażenie zgody jest dobrowolne.

Jeszcze więcej informacji o przetwarzaniu Twoich danych znajduje się w Polityce Prywatności serwisów HF Media.
Oktawave
FreshMail Sp. z o.o.
Google
Cloudflare
Facebook
Criteo
HotJar
Disqus
TVN
Wirtualna Polska
Quarticon