ژن درمانی
ژن درمانی شامل وارد کردن یک ژن به داخل یک سلول با هدف رسیدن به نوعی اثر درمانی است با انتقال نسخههای واجد عملکرد ژن مربوط به بیمار اصلح خصوصیات برگشت پذیر فنوتیپ جهش یافته امکان پذیر میشود.
بیماریهای ژنتیکی را میتوان در سطوح متعدد ، در مراحل گوناگون دور از ژن جهش یافته درمان کرد. فناوری DNA نو ترکیب ، مد نظر قرار دادن بیماریهای ژنتیکی در بنیادیترین سطح ، یعنی ژن را امکان پذیر کرده است. یکی از این روشهای درمانی ، ژن درمانی است. هدف از ژن درمانی ، بهبود بخشیدن به سلامت بیمار از طریق اصلاح فنوتیپ جهش یافته است. برای این منظور ، تحویل ژن طبیعی به سلولهای پیکری (نه زاینده) لازم است. وارد کردن یک ژن به داخل سلولهای پیکری ممکن است به 3 منظور لازم باشد.
• امکان دارد، ژن درمانی قادر به جبران کردن یک ژن جهش یافته سلولی که نوعی جهش از دست دهنده عملکرد دارد، بکار برود. مثلا برای درمان بیماری مغلوب اتوزومی فنیل کتونوریا.
• میتوان ژن درمانی را برای جایگزینی یا غیر فعال کردن یک ژن جهش یافته غالب که فرآورده غیر طبیعی آن موجب بیماری میشود انجام داد مانند بیماری هانتیگتون.
• گستردهترین کاربرد احتمالی ژن درمانی در رسیدن به اثری فارماکولوژیک ، جهت مقابله با آثار یک ژن یا ژنهای جهش یافته سلولی یا مقابله با ایجاد بیماری به طریق دیگر باشد. مبتلایان به بیماری اکتسابی از جمله سرطان، از این روش بهره میبرند.
حداقل شرایط لازم برای ژن درمانی اختلال ژنتیکی
شناسایی جایگاه ژنی درگیر یا حداقل اساس بیوشیمیایی آن اختلال.
• بار قابل توجه تبادل توجه بیماری و نسبت مطلوب خطر.
• داشتن فایده در مقایسه با درمانهای دیگر.
• آگاهی کافی از اساس مولکولی بیماری.
• اجزای تنظیم کننده مناسب برای ژن انتقال یافته.
• یک سلول هدف مناسب با نیمه عمر ترجیحا طولانی یا قابلیت همانند سازی خوب در داخل بدن.
• اطلاعات کافی از مطالعات سلولهای کشت داده شده.
خصوصیات ژن انتقال یافته
یک ژن انتقال یافته اکثرا از یک DNA مکمل تحت کنترل توالی پیشبری که ممکن است، لزوما پیشبر طبیعی ژن نباشد تشکیل شده است. عناصر تنظیم کننده باید طوری انتخاب شوند که ژن در سطوح کافی در سلولهای هدف رونویسی شود و در صورت لزوم به پیامهای تنظیم کننده ضروری پاسخ دهد.
خصوصیات سلول هدف
یکی از ملاحظات مهم در انتخاب سلول هدف مناسب این است که نیمه عمر طولانی در بدن یا قابلیت همانند سازی چشمگیر داشته باشد تا اثر زیستی انتقال ژن واجد دوام لازم باشد. سلولهای هدف ایدهآل ، سلولهای بنیادی یا سلولهای اجدادی با قابلیت همانند سازی بالا میشوند که از آنها میتوان به سلولهای بنیادی مغز استخوان اشاره کرد. همچنین سلولهای آندوتلیال ممکن است اهداف بویژه مفیدی برای انتقال ژن باشند. زیرا دیوارههای عروق خونی را مفروش میکنند. سلول هدف باید پروتئینها یا لیگاندهای دیگر لازم برای فعالیت زیستی را نیز فراهم کند.
روشهای انتقال ژن
روش اول
وارد کردن ژن به داخل سلولهای کشت داده شده از بیمار در خارج بدن و سپس وارد کردن سلولها به بدن بیمار پس از انتقال ژن است.
روش دوم
روش دوم ، تزریق کردن مستقیم ژن به داخل بافت یا مایع خارج سلولی مورد نظر از طریق ناقلهای ویروسی و ناقلهای غیر ویروسی است. فناوری ناقلهای غیر ویروسی ، هنوز در مراحل مقدماتی است.
ناقلهای ویروسی
ناقل ایدهآل برای ژن درمانی باید بیخطر باشد، به راحتی ساخته شود، به آسانی وارد بافت هدف گردد، بروز مادامالعمر ژن مورد نظر در سطوح مناسب را فراهم کند. از انواع این ناقلها میتوان به رترو ویروسها و آدنوویروسها اشاره کرد. از مزایای ناقلهای ویروسی این است که قادرند وارد هر سلولی در جمعیت هدف شوند.
ناقلهای غیر ویروسی
اساسا جذاب هستند، زیرا فاقد مخاطرات زیستی (مانند آلودگی) مربوط به ناقلهای ویروسی هستند و تهیه آنها از نظر تئوری راحتتر است. این ناقلها 4 دسته هستند.
• DNA برهنه ، مثلا DNA مکمل با عناصر تنظیم کننده در پلاسمید.
• DNA برهنه ، بسته بندی شده در لیپوزمها.
• پروتئین که در آن DNA با پروتئینی مجموعه تشکیل میدهد و این پروتئین ورود مجموعه به داخل سلول یا بخشهای اجزای سلولی را تسهیل میکند.
• کروموزومهای مصنوعی.
مخاطرات ژن درمانی
• بیمار میتواند واکنش نامطلوبی به ناقل یا ژن انتقال یافته بدهد.
• ژن انتقال یافته در DNA بیمار جای میگیرند و پروتوانکوژنی را فعال یا یک ژن سرکوب کننده تومور را غیر فعال میکند که موجب بدخیمی میشود.
• فعال شدن درجی میتواند انسجام یک ژن ضروری را از بین ببرند.
بیماریهای نامزد ژن درمانی
تعداد زیادی از اختلالات تک ژنی ، نامزدهای بالقوه برای اصلاح از طریق ژن درمانی هستند. اینها شامل اختلالات خون سازی مانند تالاسمی ، هموفیلی ، انواع گوناگون کمبود ایمنی و نیز اختلالاتی مانند فنیل کتونوریا ، کمبود α1- AT که هر یک بر پروتئینهایی که در کبد ساخته میشوند، موثر هستند.
تعداد زیادی کارآزمایی بالینی برای ارزیابی بیخطر بودن و کارآیی درمان با انتقال ژن در دست انجام است. نتایج اصلی میزگرد سال 1995 موسسه ملی سلامت در مورد وضعیت و آینده ژن درمانی هنوز صادق است. پیشرفت در این زمینه آهسته بوده. تاکید تحقیقات همواره مناسب نبوده وادعاهای اولیه در مورد کارآیی آن مبالغه آمیز بوده است. با وجود این ، میزگرد به این نتیجه رسید که ژن درمانی برای درمان بیماریهای انسانی در دراز مدت ، بسیار امیدوار کننده است.
1-مفهوم وفايده ژن درماني چيست؟
اساس ژن درماني براين انديشه است كه بسياري از بيماريها ريشه در اختلال كار كرد ژنهادارد. بنابراين هدف از ژن درماني تغيير ماده ژنتيكي سلولهاي زنده براي مقاصد درماني است .
بنا به تعريف ژن درماني يك استراتژي درماني است كه شامل وارد كردن اسيدهاي نوكلئيك به سلولهاي انساني براي دستيابي به اهداف درماني است بنابراين اسيد نوكلئيك به عنوان دارو عمل مي كند اين روش دردرمان برخي بيماريهاوجلوگيري از
انتقال آنها به نسل بعد موثر است .
2-موانعي كه برسر راه آن وجود دارد چيست ؟
در ژن درماني سلول هاي جنسي يك ژن سالم به داخل اسپرم ، تخمك ، سلولهاي سازنده آنها ويا تخم لقاح يافته منتقل مي شود وهر سلولي كه از اين سلول ايجاد ميشود ژن جديد را خواهد داشت ،به عبارت ديگر تغييرات اعمال شده به نسل بعد منتقل مي شود.
موانع ومشكلاتي در مورد ژن درماني سلولهاي جنسي وجود داردكه موجب مي شود اين روش فعلا در مطالعات باليني وارد نشود مهمترين موانع اين روش خطرات احتمالي براي جنين ((مثل احتمال ايجاد سرطان در صورت قرار گرفتن ژن مورد انتقال در ناحيه يك ژن عملكردي يا تنظيمي )) تغيير گنجينه ژنتيكي انسان و خطرات اجتماعي و مسئله اصلاح نژادي ((eugenics )) است .
3-ژن درماني در آينده به چه صورت خواهد بود ؟
فقدان پروتئين هاي موثردرلخته خون كه توسط ژن هاي معيوب كدبندي ميگردد متاسفانه ،قبل ازتهيه اين پروتئين ها از طريق ژنتيكي ((مهندسي ژنتيكي )) ، بيماران هموفيلي از پروتئين هايي كه ازخون انسان گرفته شده بود درمان مي شدند.بعضي از اين خون ها به ويروس ايدزآلوده بودند كه عواقب دردناكي را براي بيماران هموفيلي به همراه داشتند. به كارگيري پروتئين هايي كه به صورت ژنتيكي تهيه گرديده و كاربردهاي درماني دارد به جاي توليدات خوني در آينده عاري از اين مشكلات خواهد بود .
بيماريهايي مانند سندرم ((Leshnyhan )) ، كه بيماري دردناكي است و درآن بيماران قادر به ساختن آنزيم خاصي در بدنشان نيستند ، جزو بيماريهاي نادري هستند كه در آينده درجدول ژن درماني قرار خواهند گرفت .اين بيماري باعث حالت عجيبي براي مجروح كردن وكندن اعضاي بدن در بيمار مي گردد ، مثل گاز گرفتن شديد لب ها و انگشتان . در حال حاضر حالت عادي ژن معيوب در اين بيماري شناسايي شده است.
قبل از اين كه درمان بيماري ژنتيكي بتواند قابل اجرا گردد عيب و نقص ژنتيكي بايد به طور دقيق شناسايي گردد دراين جا است كه علم(( biotechnology )) به احتمال زياد اثر قابل توجهي در آينده بسيار نزديك خواهد داشت. بررسي در مهندسي ژنتيك ابزار قدرتمندي را براي پيدا كردن اينجا ومكان ايجاد كرده است .
4-توضيحي درمورد وقتي كه somatic versus germ cells هدف قرار گرفته اند بيان كنيد ؟
سلولهاي سوماتيك شامل كليه سلول هاي بدن به جز سلولهاي جنسي مي باشد. تنها روشي كه فعلا انجام مي گيرد ژن درماني سلول هاي سوماتيك است .هدف اين روش حذف پيامدهاي باليني بيماري است وژن منتقل شده به نسل بعد منتقل نمي شود.
يكي از اين بيماري ها pheny lketonuria است كه به صورت مخففpku نوشته مي شود از هر 12000 بچه سفيد پوست يك نفربه اين بيماري مبتلا است ودرصورت عدم رسيدگي به موقع مي تواند منجر به بيماري رواني گردد .اين بيماري به وسيله اختلال در ژني كه آنزيم كبدي توليدمي كند ، ايجادمي گردد.چنانچه اين نقص درمراحل اوليه باشد، بچه را مي توان براي چند سال تحت رژيم خاصي قرار داد كه البته كار بسيار ناخوشايندي است و اعضاي خانواده را دچار مشكلات بسيار مي كند .
روش هاي مختلف ژن درماني همگي عامل مشتركي دارند يعني بافت هاي تحت درمانsomatic هستند. در مقام مقايسه جايگزين كردن سلول هاي معيوب در سلولهاي germ line كه به ژنتيك ارثي نونهالان كمك مي كند بهتر است ژن درماني در سلولهاي germ line نه تنها بر شخص تحت درمان كه بر بچه هاي او نيز اثر بخشي زيادي دارد grem line درماني مسائل ژنتيكي تمام بشريت را دگرگون خواهد كرد ونسل هاي آينده بايد با آن دگرگوني وتحول خو بگيرند .
5- اهميت ژن درماني را بيان كنيد ؟
به رغم موانعي كه بر سر راه ژن درماني وجود دارد برخي محققان با اشاره به كار بردهاي اين روش دردرمان برخي بيماري هاوجلوگيري از انتقال اين بيماري ها به نسل بعد انجام ژن درماني راتوصيه مي كنند ،براي مثال درژن درماني سلول هاي سوماتيك درموردبيمار هموفيلي تنها خود بيمار درمان شده ودر صورت فراهم شدن شرايط ((ازدواج يك فرد با يك فرد ناقل هموفيلي))فرزندان وي ممكن است به اين بيماري مبتلا شوند، امادر ژن درماني سلول هاي جنسي فرد مذكور،فرد بيمار درمان نمي شود ولي فرزندان وي ديگر بيمار نمي شوند بنابراين باژن درماني سلول هاي جنسي يك فرد،افراد زيادي در آينده سالم زندگي خواهند كرد.
در بيماري هاي به اصطلاح متابوليكي ،ژنتيكي كه به آن توجه بسياري شده،ژن معيوبي باعث مي گردد،تا آنزيمي درعملكرد متابوليكي خاص خود يا حضور نداشته باشد و يا بلااثر باشد.
قدم موثردردرمان نارسايي هاي ژنتيكي درانسان،ژن درماني است.اين روشي است كه در آن ژن به جاي ژن معيوب ياغائب ،ژن فعالي جايگزين مي گردد به اين ترتيب بدن قادربه ساختن آنزيم يا پروتئين كامل شده ودر نتيجه ريشه بيماري خشك ميشود.
6-درمورد چندين مورد موفق ژن درماني مفصل توضيح دهيد؟
عموما اسيد نوكلوئيك مورد استفاده در ژن درماني يك DNA دو رشته اي است كه يك پروتئين نشانگر ( ( MARK ER )) ، مخرب ( ( ( ( DESTRUCTIVEيا درماني را رمزميكند.
پروتئين هاي نشانگر يا مخرب معمولا در درمان سرطان به كار ميروند براي مثال در يك روش درماني ژن رمز كننده آنزيم تيميدين كينازهرپس ويروس (( ويروس عامل تبخال )) وارد سلولهاي توموري ميگردداين ژن در منطقه توموري بيان شده وآنزيم تيميدين كيناز را توليد مي كند سپس به فرد داروي گان سيكلو و ير را مي دهند آنزيم تيميدين كيناز ،گان سيكلووير را به يك ماده سمي و كشنده سلولي تبديل مي كنند و از آنجاكه اين آنزيم فقط وارد سلولهاي توموري شده است ماده سمي ايجاد شده نيز فقط در ناحيه توموري ايجادو موجب مرگ سلولهاي توموري ميشود منظور از پروتئينهاي درماني نيزپروتئين- هايي است كه خود در بدن نقش مهمي ايفا مي كنند و بنابر دلايل مختلف د ر بيماران داراي نقص ژنتيكي دچار نقص هستند يا وجود ندارند هموفيلي ، تالاسمي ،وبسياري از بيماريهاي ديگر دراين گروه قرار مي گيرند و در ژن درماني از آنهانسخه سالمي از ژن توليد كننده پروتئين مورد نظر وارد بدن بيمار مي گردد .
اسيد نوكلوئيك همچنين مي تواند Antisense RNA يا DNA تك رشته اي باشد . در اين استراتژي درماني قطعهاي كوچك از RNA يا DNAتك رشته اي كه دقيقا مكمل راه انداز ژن يا بخشي از توالي موجود در ژن است در آزمايشگاه ساخته شده و به بدن بيمارمنتقل مي گردد اين قطعه كه Antisense ناميده مي شود به توالي مورد نظر متصل شده ومانع رونويسي ژن وتوليد پروتئين مرتبط با آن مي شود اين نوع ژن درماني نيزمعمولا دردرمان سرطان كاربرد دارد وبا استفاده ازاين قطعات اسيد نوكلئيك از توليد پروتئين هاي موثر در فرايند سرطان جلوگيري به عمل مي آيد. همچنين از اين روش در درمان بيماري هاي ژنتيكي غالب (مثل بيماري هانتينگتون) استفاده مي شود.
اولين كارآزمايي هاي باليني در سال 1990 وبراي درمان بيماري نقص ايمني مركب شديد( SCID ) انجام شد ،اين بيماري اتوزومي مغلوب است كه به علت نقص آنزيم آدنوزين دآميناز (ADA) ايجاد مي شود غياب اين آنزيم ، موجب تجمع دزوكسي آدنوزين تري فسفات مي شودكه براي لنفوسيت ها سمي است ومرگ زود رس آنها را موجب ميشود .بيماران مبتلا دراثر نقص در ايمني سلولي وخوني ،به عفونت هاي مكرر وتهديد كننده زندگي دچار شده ومعمولا درهمان دوران بچگي جان خود را از دست مي دهند.
بلاز و همكارانش، لنفوسيت هاي گردش خون دو بيمار را خارج كرده ، كشت داده وآنها را بارترو ويروس حامل ژن (ADA ) آلوده كردند وسپس اين سلولها رامجددا به بيماران تزريق كردند .
در يكي از دو بيمار، لنفوسيتهاي T انتقال داده شده ،مدت زمان طولاني دوام آوردند و علايم بيماري وي بهبود يافت وسالها پس از درمان ،زندگي طبيعي خود را سپري مي كند.
7-تاثير موفقيت ژن درماني را روي صنايع داروسازي بيان كنيد؟
يكي از مهمترين موارد استفاده از ژن درماني ، درمان سرطان ها مي باشد.يكي از راه كارها در درمان سرطان حساس كردن سلولهاي توموري به دارو مي باشد كه در زير به شرح آن مي پردازيم:
حساس كردن سلولهاي توموري به شيمي درماني وپرتو درماني يكي از روشهاي مهم ژن درماني سرطان مي باشد برخي ژن ها مي توانند به طور مستقيم اثر بخشي ديگر درمان ها را از طريق ايجاد تغييراتي در ترميم DNA ، سيستم هاي انتقال پيام سلولي (SIGNALTRANSDUCTION )يا كنترل چرخه سلولي را افزايش دهند . براي مثال مطالعات نشان داده اند كه جايگزين كردن يك ژن سركوب كننده تومور P53 ميتواند به افزايش حساسيت سلول هاي توموري به داروي سيس پلاتين و ساير داروها منجر گردد برخي ژن ها نيز با توليد يك آنزيم كه به طور انتخابي و موضعي يك داروي غير سمي را به متابوليت بسيار سمي در سلولهاي سرطان تبديل مي كند مي توانند مرگ سلول را باعث شوند .اين روش مي تواند عوارض شيمي درماني را به طرز چشمگيري كاهش دهد. ژن تيميدين كيناز هرپس ويروس ((HSV-TK )) يكي از آنزيم هايي است كه بسيار مورد مطالعه قرار گرفته است .فراورده اين ژن يعني تيميدين كيناز موجب فسفريله كردن گان-سيكلووير و تبديل آن به شكل مونو فسفات سمي مي شود ،گان سيكلوويريك داروي ضد ويروس است كه به خودي خود اثري روي سلول نمي گذارد اما متابوليت هاي فسفريله آن براي سلول كشنده خواهد بود . سلول هاي انساني فاقد آنزيم لازم براي فسفريله كردن اين دارو هستند ( لازم به ذكر ا ست مونو فسفات در اين مرحله طي تغييراتي توسط آنزيم هاي داخل سلولي تبديل به تري فسفات سمي مي شود .)
ابزار و اهداف كشف داروها :
تعدادي از اكتشافات جالب اخير در RNAزمينه جديدي را براي به كار گيري RNA
در توسعه درمانها گشوده است. موسسه هايي مانند ريبوزيمز و RNA به صورت فوري به عنوان استراتژي موثر در باب ژنهاي آرام و تكنيك هاي جديد در حال توسعه اند .براي بكار گيري RNA با دارايي و كاراييهاي مخصوص ، هدف گرفتن RNA با سلول هاي كوچك به عنوان يك دسترسي جالب براي مدرنه كردن وجود RNA به كار برده مي شود . دارايي هاي يونيك شيميايي و بيولوژيك RNA موقعيت هاي بسياري مناسبي را دركشف داروها براي جلوگيري از نشانه رفتن پروتئينها به ما ميدهند اين خاصيت باعث تحقيق درموقعيت هايي كه در بالا ذكر شد و نمايان كردن خاصيت درمان RNA مي شود .
8- وضعيت ژن درماني را در آينده پيش بيني كنيد؟
امكان دارد در آينده اي نزديك براي تشخيص دادن نقصان ميان ژن ها و نسخه هاي طبيعي از سوند DNA كه به تشخيص روشها حساس باشد استفاده شود كه در توسعه آن مهم است. دا نشمندان سعي دارند منشي از ژن هاي همه انسان ها را معلوم كنندكه اين كاربا برنامه هاي مشابه در اروپا انجام مي شود ،ودر 15 سال ما توانايي شناسايي و برخورد با همه بيماري هايي كه بشر نسبت به آن آسيب پذير است را پيدا مي كنيم . اين انقلاب جديد دارويي است واميد دارد كيفيت زندگي مردها وزنها وبچه ها را گسترش دهد .تقريبا ژن ها براي اختلا ل عضلاني و فيبر و شبكيه شناسايي شده كه بيشتر اين اطلاعات در همه ي زمان ها ضروري است .
نقش ويروس AAV در بيوتكنولوژي و ژن درماني
تعدادي از بيماريهاي مهم انسان در اثر ناتواني بدن در ساختن پروتئين بخصوصي ايجاد ميشود كه معمولاً در بافت يا عضو خاص يا در مايعات بدن مانند خون اتفاق ميافتد و اين امر ميتواند سبب بيماري شديدي شود كه در تمام طول عمر شخص همراه او خواهدبود. بسياري از بيماريهاي ژنتيك از اين جمله است مانند: آنمي سيكل سل، هموفيلي، ديسترفي عضلاني دوشن (DMD)، تالاسمي و غيره.
اولين وعدة زيست فناوري (بيوتكنولوژي) جداكردن و توليد اين پروتئينها از طريق مهندسي ژنتيك و فناوري نوتركيبي بود تا آنها را در اختيار بيماراني قراردهد كه فاقد آن پروتئينها بود. حال اگر اين پروتئينها بهصورت داروهاي خوراكي استفاده ميشد هضم شده و بي اثر ميگشت. برخي از محصولات به وسيله تزريق به بدن ميرسيد، تزريقهاي مكرري كه روزانه، هفتگي يا ماهيانه يا توسط خود بيمار انجام ميشد(مثل انسولين) يا توسط پزشك. اما اين كارهم خالي از اشكال نبود، زيرا بسيار سخت است كه سطح مناسبي از دارو( پروتئين ) را در فواصل بين تزريقها برقراركرد. از طرفي برخي سلولها نظير سلولهاي مغزي به علت وجود سد خوني مغزي ( BBB ) ممكن است نتوانند مقدار مناسبي از دارو را دريافت كند.
با ظهور ژن درماني اميدهاي تازه اي براي اين بيماران فراهم شده است. ژن درماني تحويل خودِ پروتئينِ درماني نيست بلكه ژن آن پروتئين را تحويل بيمار ميدهد. اين ژن وارد سلولهاي بدن شده و آنها را به كارخانههاي كوچكي تبديل ميكند كه پروتئين موردنياز بيمار را تا مدتي طولاني برايش ميسازد.
همچنين با استفاده از ژن درماني اقدام به درمان سرطان كردهاند زيرا برخي ژنها باعث ميشود كه سلولهاي سرطاني پروتئين خاصي را بيان كند كه به داروها حساستر شده يا توسط سلولهاي ايمني بهتر شناسايي شود. اين استراتژي باعث ميشود كه شيمي درماني يا پاسخ ايمني خودِ بيمار، موثرتر عمل كند.
براي انتقال ژن درمان كننده از روشهاي مختلفي استفاده ميشود. ازجمله تزريق فيزيكي توسط ميكرواينجكشن، انتقال توسط ليپوزومها، و انتقال توسط ويروسها كه مورد اخير موضوع بحث ما است. در انتقال ويروسي از ويروسهاي مختلف نظير رترو ويروسها، آدنو ويروسها، لنتي ويروسها، هرپس ويروسها و AAV ويروسها (Adeno-Associated Virus) استفاده ميشود.
در روش استفاده از ويروسِ AAV ، همانطوري كه در شكل (1) نشان داده شده است. ژنهاي ويروس از يك ويروس بي خطر به نام "AAV ويروس" خارج شده و سپس ژنِ درمان كننده بهجاي آن جايگزين ميشود. بعد از تزريق اين ويروسها به بيمار "AAV ويروس ها" ميتواند ژنِ درمان كننده را به سلولها انتقال دهد. حال پروتئين موردنياز توسط سلولهاي خودِ بيمار ساخته خواهد شد، همانگونه كه اگر خود سلول DNA مربوطه را ميداشت عمل ميكرد. اين پروتئين يا وارد غشاء سلول ميشود تا مورد استفادة خود سلول قرارگيرد يا توسط سلول ترشح ميشود كه مورد استفادة سلولهاي ديگر قرارگيرد.
ويروس AAV (Adeno-Associated Virus)
"AAV ويروس" يك ويروس خيلي ساده از شاخه هاي خانوادة parvoviridae است و جزء ويروسهاي بدون پوشش وكوچك است. "AAV ويروس" نامش را به اين علت گرفته است كه در 40 سال پيش آن را در جريان آلودگي يك نمونة باليني مبتلا به آدنوويروس كشف كردند. بدين ترتيب نام Adeno-Associated Virus به آن اطلاق شد. به هر حال "AAV ويروس" در هيچ يك از خواص ويروسي با آدنوويروسها مشترك نيست و در حقيقت ژنهايشان (DNA) با هم هيچ شباهتي ندارد و اين موضوع مهم است چرا كه بر خلاف آدنوويروسها، "AAV ويروس" در انسان پاتوژن نيست.
وكتورهاي AAV
وكتورهاي AAV مشتق از ويروسِ AAV كه از عملكرد طبيعي خودشان استفاده كرده و ژنها را به سلول تحويل ميدهد. جهت توليد يك وكتور AAV ، ويروس AAV را با خارج كردن ژن ويروسي و جايگزين كردن آن با ژن درمان كننده (براي توليد پروتئين مربوط) تغيير ميدهند.
DNA متعلق به "AAV ويروس" تك رشتهاي است و فقط شامل 2 ژن است. يكي به نام ژن Rep كه پروتئينهاي مربوط به همانندسازي DNA را كد ميكند و ديگري به نام ژن Cap كه از اسپلايسينگ افتراقي استفاده ميكند و اجازه ميدهد كه سه پروتئين را كد كند كه پروتئينهاي پوشش(coat) ويروس را ميسازد.
با استفاده از اين روش در حالي كه هيچ كدام از ژنهاي ويروسي وجود ندارد اتصال سلولي كارا و ساز و كار ورود ژن بوسيلة پروتئين پوششي "AAV ويروس" مهيا ميشود. فقط قسمتي كوچكي از DNA متعلق به AAV در طرفين اين قطعة ژني درمان كننده در وكتور باقي ميماند كه حاوي قطعات خودكامل شونده DNA ملقب به ITR ها (Inverted Terminal Repeats ) است و اين ژنها براي تامين سطح بالايي از بيانِ ژنِ درمان كنندهاي كه وكتور آن را حمل ميكند، لازم است.
هر وكتور AAV فقط از 4 نوع مولكول تشكيل شده است. سه وكتور، دقيقاً در ارتباط با پروتئينهايي است كه پوشش ويروس را ميسازد و يك قطعة تك رشته اي DNA ژن درمان كننده و ديگر عناصر تنظيم كننده را كد ميكند.
سادگي اين سيستم باعث ميشود كه گيرندگان وكتورهاي AAV در معرض حداقل مقدار مواد خارجي (بيگانه) قرار گيرند. در مقابل ديگر وكتورهاي ويروسي كه براي ژن تراپي استفاده ميشود، مانند آنهايي كه با استفاده از آدنو ويروسها، لنتي ويروسها، رترو ويروسها، و هرپس ويروسها درست شدهاند، بهطور بارزي بزرگتر و پيچيدهتر است و بنابراين احتمال آن كه به پاسخ ايمني منجر شده و واكنشهاي زيان آوري را براي استفاده هاي بعدي درپي داشته باشد، بسيار بيشتر است.
عقيده بر اين است كه وكتورهاي AAV خواص مطلوب وكتورهاي ويروسي و وكتورهاي غير ويروسي را تركيب ميكند و ممكن است نسبت به ديگر وكتورهاي ژن درماني چندين مزيت بالقوة ارائه دهد. اين مزايا عبارتند از:
* تحويل موثر ژنها به هر دو نوع سلول هدف در حال تقسيم و آنهايي كه تقسيم نمي شود،
* عدم حضور ژنهاي ويروسي كه ميتواند مسؤول ايجاد پاسخ ايمني ناخواسته باشد،
* كاربرد in-vivo در بيماران،
* ميزان بالاي بيان ژن و
*پايداري عالي كه اجازه ميدهد وكتورهاي AAV همانند بيشتر محصولات دارويي رايج توليد و ذخيره شده و مورد استفاده قرار گيرد.
شكل (1): شماتيك مراحل ژن درماني با AAV
شكل (2)AAV زير ميكروسكپ الكتروني
شكل (3): ساختمان ژني DNA ويروس AAV
منابع:
-http://www.accessexcellence/
- http://www.goftman.com/forums/history/topic/17689-l.html
- مجله الکترونیکی ژنتیک پزشکی
- غفاری, سعید رضا, ژنتیک برای کارشناسان نظام سلامت, تهران" انتشارات اندیشه سرا, ۱۳۸۵