DNA-onderzoek

gentherapie is een techniek waarbij functionele genen aan de cellen van een patiënt worden toegevoegd om de plaats in te nemen van disfunctionele genen. De techniek gebruikt typisch gemanipuleerde virussen om gewenst genetisch materiaal in de cellen van een gastheer te leveren. Omdat het virus van nature cellen binnendringt en genetisch verandert, is het een perfecte kandidaat om selectief het genoom van een cel te manipuleren. Deze virussen hebben hun virulente genen verwijderd en vervangen door gewenste genen van belang, zodat in plaats van patiënten ziek te maken ze hen werkende genen geven.

Dit is effectief bij de behandeling van aandoeningen zoals thalassemie, een bloedziekte veroorzaakt door een genetische mutatie. Door deze genetische mutatie te vervangen door een functioneel gen, behandelt de gentherapie de voorwaarde en stelt de patiënt in staat om functionele bloedcellen te maken.

in Vivo gentherapie

Er zijn twee verschillende benaderingen van gentherapie: in vivo (in het lichaam) en ex vivo (buiten het lichaam). Wanneer gedaan in vivo, wordt het gemodificeerde virus direct geïnjecteerd in het gebied van het lichaam van de patiënt met abnormale cellen. Dit is van bijzonder nut wanneer slechts bepaalde cellen genetische manipulatie nodig hebben, zoals wanneer het richten van hersencellen in het behandelen van ziekte van Parkinson en ziekten van het netvlies.

verschillende klassen van virussen zijn van belang bij het toedienen van gentherapie, zoals herpesvirussen en retrovirussen, maar de adenovirusfamilie (inclusief verkoudheid) was van bijzonder belang bij vroege in vitro experimenten. Helaas kan deze klasse van virus een immuunrespons oproepen die patiënten in gevaar brengt.

onderzoekers hebben nu de focus verlegd naar het adeno-geassocieerde virus (AAV) bij het leveren van gentherapie, omdat het niet de genen heeft die nodig zijn om zichzelf te verspreiden. De onderzoekers dragen niet-schadelijk DNA van adenovirus aan AAV over om het toe te staan om gentherapie effectief te leveren.

Ex Vivo gentherapie

Ex vivo gentherapie daarentegen omvat de extractie van bloed/beenmerg van een patiënt en de scheiding van rijpe en onvolgroeide cellen. Een gen van belang wordt dan toegevoegd aan de onrijpe cellen, die opnieuw in de bloedbaan van de patiënt worden geïmplanteerd. Deze cellen reizen dan naar het beenmerg waar ze snel vermenigvuldigen en vervangen alle defecte cellen.

Dit is de procedure die wordt toegepast met Zynteglo, Bluebird ‘ s gentherapie voor bètathalassemie die eerder werd genoemd. ZYNTEGLO wordt gemaakt door het verwijderen van hematopoëtische stamcellen (“onrijpe bloedcellen”) van de patiënt, waarbij een virus een functionele kopie van het functionele bèta-globinegen in deze cellen inbrengt en deze functionele stamcellen opnieuw aan de patiënt toevoegt. Deze specifieke behandeling is ingesteld om volgend jaar te lanceren op een onthutsende $ 1,8 miljoen.

Ex vivo therapie is ook gebruikt bij de behandeling van ernstige gecombineerde immunodeficiëntie of het bubble boy syndroom. Deze therapie maakt gebruik van retrovirussen zoals HIV, die zeer goed zijn in het inbrengen van hun genen in gastheercellen. Meer dan 30 patiënten hebben deze SCID-behandeling gekregen en meer dan 90% van de behandelde patiënten is in remissie. Dit is een veel veelbelovende aanpak dan een beenmergtransplantatie, die een 50% remissiepercentage oplevert.

CRISPR-Cas9 genbewerking

CRISPR-Cas9 werd ontdekt in het bacteriële immuunsysteem, waar het wordt gebruikt om binnendringend viraal DNA te verdedigen en te deactiveren. Cas9 is een endonuclease, of een enzym dat selectief DNA kan snijden. Het Cas9-enzym wordt gecomplexeerd met een gidsrna-molecuul om te vormen wat CRISPR-Cas9 wordt genoemd geworden.

eerst lokaliseert Cas9 een specifiek genetisch gebied dat bekend staat als het PAM, of protospacer aangrenzend motief. Zodra Cas9 PAM bindt, neemt gidsrna actie in het afwikkelen van een deel van DNA. Deze gids heeft een genetische sequentie die specifiek overeenkomt met een uniek gebied van het DNA, en zodra deze gebonden is, snijdt Cas9 dit DNA-segment eruit als een schaar. De cel zal proberen om deze uitsnede op een fout naar voren gebogen manier te herstellen, vaak leidend tot gemuteerde segmenten. Dit is nuttig bij het uitschakelen van een specifiek gen, of “het uitschakelen”.

onderzoekers beginnen het Cas9-enzym te manipuleren om meer te doen dan incisies maken. Door verschillende enzymen aan Cas9 toe te voegen, kunnen de wetenschappers specifieke basisparen van nucleotiden, de bouwstenen van genetisch materiaal bewerken. Zo kunnen ze een gen precies bewerken om het te transformeren van een ziekteveroorzakende vorm naar een gezond gen.

CRISPR-Cas9 kan zowel in vivo worden toegediend, via een verpakt leveringsvoertuig zoals gouden nanodeeltjes, als ex vivo op een manier die vergelijkbaar is met het zynteglo-systeem (als het virus werd vervangen door CRISPR-Cas9). Zie de video hieronder voor animaties van CRISPR ‘ s verschillende toepassingen.

Dit is rijk. Het combineren van patiënten (w / ventriculaire tachycardie)-afgeleide geïnduceerde pluripotente stamcellen, gentherapie, #optogenetics, #CRISPR, orgaan-op-a-chip, om “oefening test in een schotel” stap naar genezing te creëren. https://t.co/4FrQUZoVOO pic.twitter.com/jx29UNI8Xu

— Eric Topol (@EricTopol) 17 juli 2019