ژن درمانی چگونه کار می کند؟

ژن درمانی با تغییر کد ژنتیکی برای بازیابی عملکرد پروتئین های بحرانی کار می کند. پروتئین ها کارگاه های سلول و اساس ساختاری بافت بدن هستند. دستورالعمل ساخت پروتئین ها در کد ژنتیکی فرد حمل می شود ، و انواع (یا جهش ها) در این کد می تواند بر تولید یا عملکرد پروتئین هایی که ممکن است برای نحوه عملکرد بدن بسیار مهم باشد ، تأثیر بگذارد. رفع یا جبران تغییرات ژنتیکی ایجاد کننده بیماری ممکن است نقش این پروتئین های مهم را بازیابی کرده و به بدن اجازه دهد همانطور که انتظار می رود عمل کند.

ژن درمانی می تواند تغییرات ژنتیکی را به روش های مختلف جبران کند.

• درمان انتقال ژن مواد ژنتیکی جدیدی را به سلول ها معرفی می کند. اگر یک ژن تغییر یافته باعث شود پروتئین لازم معیوب یا از دست رفته باشد ، درمان انتقال ژن می تواند یک کپی طبیعی از ژن را برای بازیابی عملکرد پروتئین معرفی کند. از طرف دیگر ، این درمان می تواند ژن متفاوتی را معرفی کند که دستورالعمل هایی را برای پروتئین ارائه می دهد که به رغم تغییر ژنتیکی ، به طور عادی به عملکرد سلول کمک می کند.
• ویرایش ژنوم یک تکنیک جدیدتر است که به طور بالقوه ممکن است برای ژن درمانی مورد استفاده قرار گیرد. ویرایش ژنوم به جای اضافه کردن مواد ژنتیکی جدید ، ابزارهای ویرایش ژن را معرفی می کند که می تواند DNA موجود در سلول را تغییر دهد. فن آوری های ویرایش ژنوم اجازه می دهد تا مواد ژنتیکی در مکانهای دقیق ژنوم اضافه ، حذف یا تغییر یابد. CRISPR-CAS9 یک نوع شناخته شده از ویرایش ژنوم است.

مواد ژنتیکی یا ابزارهای ویرایش ژن که مستقیماً در یک سلول وارد می شوند ، معمولاً عملکردی ندارند. در عوض ، حامل به نام وکتور از نظر ژنتیکی برای حمل و تحویل مواد مهندسی شده است. از ویروس های خاصی به عنوان بردار استفاده می شود زیرا می توانند با آلوده کردن سلول مواد را تحویل دهند. ویروس ها اصلاح شده اند تا در صورت استفاده در افراد ، نتوانند بیماری ایجاد کنند. برخی از انواع ویروس ، مانند ویروس های ویروس ، مواد ژنتیکی خود (از جمله ژن جدید) را در یک کروموزوم در سلول انسان ادغام می کنند. ویروس های دیگر ، مانند آدنوویروس ها ، DNA خود را به هسته سلول معرفی می کنند ، اما DNA در یک کروموزوم ادغام نمی شود. ویروس ها همچنین می توانند ابزارهای ویرایش ژن را به هسته سلول تحویل دهند.

این بردار را می توان به طور مستقیم به یک بافت خاص در بدن تزریق کرد یا به صورت داخل وریدی تزریق کرد. از طرف دیگر ، نمونه ای از سلولهای بیمار را می توان در یک آزمایشگاه برداشته و در معرض بردار قرار داد. سلولهای حاوی بردار سپس به بیمار بازگردانده می شوند. اگر درمان موفقیت آمیز باشد ، ژن جدید ارائه شده توسط وکتور یک پروتئین عملکردی ایجاد می کند یا مولکول های ویرایش یک خطای DNA را اصلاح می کنند و عملکرد پروتئین را بازیابی می کنند.

ژن درمانی با بردارهای ویروسی موفقیت آمیز بوده است ، اما این خطر را به همراه دارد. گاهی اوقات ویروس پاسخ ایمنی خطرناکی را ایجاد می کند. علاوه بر این ، بردارهایی که مواد ژنتیکی را در یک کروموزوم ادغام می کنند می توانند خطاهایی را که منجر به سرطان می شود ، ایجاد کنند. محققان در حال توسعه فن آوری های جدیدتر هستند که می توانند بدون استفاده از ویروس ، مواد ژنتیکی یا ابزارهای ویرایش ژن را ارائه دهند. یکی از این تکنیک ها از ساختارهای ویژه ای به نام نانوذرات به عنوان بردارها استفاده می کند تا مواد ژنتیکی یا اجزای ویرایش ژن را به سلول تحویل دهد. نانوذرات ساختارهای فوق العاده کوچکی هستند که برای بسیاری از موارد ساخته شده اند. برای ژن درمانی ، این ذرات ریز با ویژگی های خاصی طراحی شده اند تا آنها را به انواع خاص سلول هدف قرار دهند. نانوذرات نسبت به بردارهای ویروسی کمتر باعث واکنش ایمنی می شوند و طراحی و اصلاح آنها برای اهداف خاص آسان تر است.

محققان همچنان برای غلبه بر بسیاری از چالش های فنی ژن درمانی ادامه می دهند. به عنوان مثال ، دانشمندان در حال یافتن راه های بهتری برای ارائه ژن ها یا ابزارهای ویرایش ژن و هدف قرار دادن آنها به سلولهای خاص هستند. آنها همچنین در تلاش هستند تا هنگامی که درمان در بدن عملکردی دارد ، دقیق تر کنترل کنند.

مقالات ژورنال علمی برای خواندن بیشتر

Bulcha JT ، Wang Y ، Ma H ، Tai PWL ، Gao G. سیستم عامل های بردار ویروسی در منظره ژن درمانی. هدف انتقال سیگنال. 2021 فوریه 8 ؛ 6 (1): 53. doi: 10. 1038/s41392-021-00487-6. PMID: 33558455. مقاله کامل متن از PubMed Central: PMC7868676.

Duan L ، Ouyang K ، Xu X ، Xu L ، Wen C ، Zhou X ، Qin Z ، Xu Z ، Sun W ، Liang Y. تحویل نانوذرات CRISPR/CAS9 برای ویرایش ژنوم. ژن جلو. 2021 مه 12 ؛ 12: 673286. doi: 10. 3389/fgene. 2021. 673286. PubMed: 34054927. مقاله کامل متن از PubMed Central: PMC8149999.

یک ژن جدید به طور مستقیم در یک سلول وارد می شود. حامل به نام وکتور از نظر ژنتیکی برای تحویل ژن مهندسی شده است. یک آدنو ویروس DNA را به هسته سلول معرفی می کند ، اما DNA در یک کروموزوم ادغام نمی شود.