badania DNA

terapia genowa to technika polegająca na dodaniu funkcjonalnych genów do komórek pacjenta w celu zastąpienia genów dysfunkcyjnych. Technika ta zazwyczaj wykorzystuje zmodyfikowane wirusy do dostarczania pożądanego materiału genetycznego do komórek gospodarza. Ponieważ wirus naturalnie atakuje i genetycznie zmienia komórki, czyni go idealnym kandydatem do selektywnej manipulacji genomem komórki. Wirusy te mają swoje wirulentne geny usunięte i zastąpione pożądanymi genami zainteresowania, tak że zamiast chorować pacjentów dają im funkcjonujące geny.

jest to skuteczne w leczeniu schorzeń takich jak talasemia, choroba krwi spowodowana mutacją genetyczną. Poprzez zastąpienie tej mutacji genetycznej funkcjonalnym genem, terapia genowa leczy stan i umożliwia pacjentowi wytwarzanie funkcjonalnych komórek krwi.

terapia genowa In Vivo

istnieją dwa różne podejścia do terapii genowej: in vivo (wewnątrz ciała) i ex vivo (Na zewnątrz ciała). Po wykonaniu in vivo zmodyfikowany wirus wstrzykuje się bezpośrednio do obszaru ciała pacjenta z nieprawidłowymi komórkami. Jest to szczególnie przydatne, gdy tylko niektóre komórki wymagają manipulacji genetycznej, na przykład gdy celuje się w komórki mózgowe w leczeniu choroby Parkinsona i chorób siatkówki.

kilka klas wirusów jest interesujących w podawaniu terapii genowej, takich jak herpeswirusy i retrowirusy, jednak rodzina adenowirusów (w tym przeziębienie) była szczególnie interesująca we wczesnych eksperymentach in vitro. Niestety, ta klasa wirusa może wywołać odpowiedź immunologiczną, która stawia pacjentów na ryzyko.

naukowcy przesunęli teraz nacisk na wirusa związanego z adeno (AAV) w dostarczaniu terapii genowej, ponieważ nie ma genów potrzebnych do samodzielnego rozprzestrzeniania się. Naukowcy przenoszą nieszkodliwe DNA z adenowirusa do AAV, aby umożliwić mu skuteczne dostarczanie terapii genowej.

terapia genowa Ex Vivo

terapia genowa ex vivo, z drugiej strony, obejmuje ekstrakcję krwi/szpiku kostnego od pacjenta i oddzielenie dojrzałych i niedojrzałych komórek. Gen zainteresowania jest następnie dodawany do niedojrzałych komórek, które są ponownie wszczepiane do krwiobiegu pacjenta. Komórki te następnie podróżują do szpiku kostnego, gdzie szybko namnażają się i zastępują wszystkie uszkodzone komórki.

jest to procedura stosowana w ZYNTEGLO, terapii genowej Bluebird dla talasemii beta, który został wspomniany wcześniej. ZYNTEGLO powstaje poprzez usunięcie hematopoetycznych komórek macierzystych („niedojrzałych komórek krwi”) od pacjenta, poprzez wstawienie przez wirusa funkcjonalnej kopii funkcjonalnego genu beta-globiny do tych komórek i ponowne wprowadzenie tych funkcjonalnych komórek macierzystych do pacjenta. Ta specyficzna kuracja ma rozpocząć się w przyszłym roku za oszałamiającą kwotę 1,8 miliona dolarów.

terapia Ex vivo została zastosowana w leczeniu ciężkiego złożonego niedoboru odporności, lub zespołu bubble boy, jak również. Ta terapia wykorzystuje retrowirusy, takie jak HIV, które są bardzo dobre w wstawianiu swoich genów do komórek gospodarza. Ponad 30 pacjentów otrzymało to leczenie SCID, a ponad 90% leczonych jest w remisji. Jest to o wiele bardziej obiecujące podejście niż przeszczep szpiku kostnego, który daje 50% wskaźnik remisji.

Edycja genu CRISPR-Cas9

CRISPR-Cas9 została odkryta w bakteryjnym układzie odpornościowym, gdzie służy do obrony przed i dezaktywacji inwazyjnego wirusowego DNA. Cas9 jest endonukleazą lub enzymem, który może selektywnie wycinać DNA. Enzym Cas9 jest kompleksowany z przewodnią cząsteczką RNA, tworząc to, co jest znane jako CRISPR-Cas9.

Po pierwsze, Cas9 lokalizuje specyficzny obszar genetyczny zainteresowania znany jako Pam, lub protospacer przylegający motyw. Gdy Cas9 wiąże PAM, przewodnik RNA podejmuje działania w rozwijaniu części DNA. Ten przewodnik zawiera sekwencję genetyczną, która dokładnie pasuje do unikalnego regionu DNA, a gdy to jest związane, Cas9 wycina ten segment DNA jak nożyczki. Komórka będzie próbowała naprawić to wycięcie w sposób podatny na błędy, często prowadząc do zmutowanych segmentów. Jest to przydatne w wybijaniu określonego genu lub „wyłączaniu go”.

naukowcy zaczynają manipulować enzymem Cas9, aby zrobić coś więcej niż nacięcie. Dodając różne enzymy do Cas9, naukowcy mogą edytować określone pary zasad nukleotydów, budulca materiału genetycznego. W ten sposób mogą precyzyjnie edytować gen, aby przekształcić go z formy chorobotwórczej w zdrowy Gen.

CRISPR-Cas9 można podawać zarówno in vivo, przez pakowany nośnik dostarczający, taki jak nanocząstki złota, jak i ex vivo w sposób podobny do systemu ZYNTEGLO (jeśli wirus został zastąpiony CRISPR-Cas9). Zobacz poniższy film, aby zobaczyć animacje różnych aplikacji CRISPR.

Łączenie pacjentów (w/ częstoskurcz komorowy)-pochodzące indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste, terapia genowa, # optogenetyka, # CRISPR, organ-on-a-chip, aby utworzyć” test wysiłkowy w naczyniu ” krok w kierunku wyleczenia. https://t.co/4FrQUZoVOO pic.twitter.com/jx29UNI8Xu

— Eric Topol (@EricTopol) lipiec 17, 2019