DNA-forskning
genterapi er en teknik, der involverer tilsætning af funktionelle gener til en patients celler for at tage plads til dysfunktionelle gener. Teknikken bruger typisk konstruerede vira til at levere ønsket genetisk materiale til en værts celler. Da virussen naturligt invaderer og genetisk ændrer celler, gør den det til en perfekt kandidat til selektivt at manipulere en celles genom. Disse vira har deres virulente gener fjernet og erstattet med ønskede gener af interesse, så i stedet for at gøre patienter syge giver de dem fungerende gener.
dette er effektivt til behandling af tilstande som thalassæmi, en blodsygdom forårsaget af en genetisk mutation. Ved at erstatte denne genetiske mutation med et funktionelt gen behandler genterapi tilstanden og gør det muligt for patienten at fremstille funktionelle blodlegemer.
In vivo genterapi
der er to forskellige tilgange til genterapi: in vivo (inde i kroppen) og eks vivo (uden for kroppen). Når det gøres in vivo, injiceres den modificerede virus direkte i regionen af patientens krop med unormale celler. Dette er især nyttigt, når kun visse celler har brug for genetisk manipulation, som når man målretter mod hjerneceller til behandling af Parkinsons sygdom og sygdomme i nethinden.
flere klasser af vira er af interesse i administration af genterapi, såsom herpesvirus og retrovirus, men adenovirusfamilien (inklusive forkølelse) var af særlig interesse i tidlige in vitro-eksperimenter. Desværre kan denne klasse af virus fremkalde et immunrespons, der sætter patienter i fare.
forskere har nu skiftet fokus mod den adenoassocierede virus (AAV) ved levering af genterapi, idet den ikke har de gener, der er nødvendige for selvspredning. Forskere overfører ikke-skadeligt DNA fra adenovirus til AAV for at give det mulighed for effektivt at levere genterapi.
tidligere Vivo genterapi
tidligere vivo genterapi involverer på den anden side ekstraktion af blod / knoglemarv fra en patient og adskillelse af modne og umodne celler. Et gen af interesse føjes derefter til de umodne celler, som genimplanteres i patientens blodbane. Disse celler rejser derefter til knoglemarven, hvor de hurtigt spredes og erstatter alle de defekte celler.dette er den procedure, der anvendes med Bluebirds genterapi for beta-thalassæmi, der blev nævnt tidligere. “Umodne blodlegemer”) fra patienten, idet en virus indsætter en funktionel kopi af det funktionelle beta globin-gen i disse celler og genindfører disse funktionelle stamceller til patienten. Denne specifikke behandling forventes at blive lanceret næste år til en svimlende $1,8 millioner.Vivo-terapi har også været anvendt til behandling af svær kombineret immundefekt eller bubble boy-syndrom. Denne terapi bruger retrovirus som HIV, som er meget gode til at indsætte deres gener i værtsceller. Over 30 patienter har modtaget denne SCID-behandling, og over 90% af de behandlede er i remission. Dette er en meget mere lovende tilgang end en knoglemarvstransplantation, som giver en 50% remissionsrate.
CRISPR-Cas9 genredigering
CRISPR-Cas9 blev opdaget i det bakterielle immunsystem, hvor det bruges til at forsvare sig mod og deaktivere invaderende viralt DNA. Cas9 er en endonuklease, der selektivt kan skære DNA. Cas9 er komplekseret med et guide-RNA-molekyle til dannelse af det, der er kendt som CRISPR-Cas9.
først lokaliserer Cas9 et specifikt genetisk område af interesse kendt som Pam eller protospacer tilstødende motiv. Når Cas9 binder PAM, tager guide RNA handling i afvikling af en del af DNA ‘ et. Denne vejledning har en genetisk sekvens, der specifikt matcher en unik region af DNA ‘ et, og når dette er bundet, skærer Cas9 dette DNA-segment ud som et saks. Cellen vil forsøge at reparere denne udskæring på en fejlagtig måde, hvilket ofte fører til muterede segmenter. Dette er nyttigt ved at slå et specifikt gen ud eller “slukke det”.forskere begynder at manipulere Cas9 for at gøre mere end at lave snit. Ved at tilføje forskellige typer til Cas9 kan forskere redigere specifikke baseparringer af nukleotider, byggestenene i genetisk materiale. Dermed kan de præcist redigere et gen for at omdanne det fra en sygdomsfremkaldende form til et sundt gen.
CRISPR-Cas9 kan administreres både in vivo gennem et pakket leveringskøretøj som guld nanopartikler og tidligere vivo på en måde svarende til CYNTEGLO-systemet (hvis virussen blev erstattet med CRISPR-Cas9). Se videoen nedenfor for animationer af CRISPRS forskellige applikationer.
Dette er rig. Kombination af patienter (m/ ventrikulær takykardi)-afledte inducerede pluripotente stamceller, genterapi, #optogenetik, #CRISPR, organ-on-a-chip, for at skabe “træningstest i en skål” skridt mod helbredelse. https://t.co/4FrQUZoVOO pic.twitter.com/jx29UNI8Xu
— Eric Topol (@EricTopol) 17. juli 2019