Varför används virus i genterapi

Genterapi är introduktionen av främmande genetiskt material i kroppsceller för att kompensera för onormala gener eller att syntetisera fördelaktiga proteiner. Den effektiva överföringen av genetiskt material i målcellen är väsentlig för att uppnå den önskade terapeutiska effekten. För att underlätta genöverföring kan antingen virusbaserade eller icke-virusbaserade vektorer användas som leveranssystem. Virus är en typ av allmänt använda vektorer för att överföra främmande DNA till en cell. De vanligaste typerna av virusvektorer som används vid genöverföring är retrovirus-, adenovirus- och adenoassocierat virus. Virusens förmåga att infektera celler är nyckelfunktionen som tillåter virus att användas som vektorer vid genterapi.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är genterapi
     - Definition, metoder, vektorer
2. Varför används virus i genterapi
     - Virala vektorer för genterapi

Nyckelord: Ändring av genuttryck, funktionella gener, homolog rekombination, smittsam livscykel, genterapi, virus, vektorer

Vad är genterapi

Genterapi är införandet av normalt DNA direkt i en cell för att korrigera genetiska defekter. De två huvudsakliga metoderna för genterapi introducerar antingen en gen som kodar för ett funktionellt protein eller överföring av en enhet som förändrar uttrycket av en gen i genomet.

1. Under införandet av en funktionell gen i ett genom införs relativt stora delar av gener (> 1kb) i cellen tillsammans med promotorsekvenser som initierar genuttryck. Signalsekvenser som direkt RNA-bearbetning måste också introduceras tillsammans med den proteinkodande regionen.
2. För att ändra genuttrycket av en endogen gen i genomet, introduceras relativt korta delar av genetiskt material (20-50 bp) som är komplementära till mRNA för den defekta genen. Ändringen av genuttryck kan uppnås genom blockering av mRNA-bearbetning, translationell initiering eller ledning till förstöring av mRNA.

Effektiva leveransmetoder som vektorer underlättar genöverföring till cellerna under genterapi. Två typer av vektorer används i genterapi: virala vektorer och icke-virala vektorer. De icke-virala baserade leveranssystemen kan vara plasmider eller kemiskt syntetiserade oligonukleotider. Optimal vektorval är baserat på flera parametrar:

1. Typ av målcellen och dess egenskaper
2. Kraftens långsiktighet krävs
3. Storleken på det genetiska materialet överfördes

Varför används virus i genterapi

På grund av den smittsamma livscykeln används virus i stor utsträckning vid genöverföring under genterapi. Vanligtvis infekterar virus värdceller och replikerar inuti värdcellen genom att integrera viralt DNA i värdens genom. Följaktligen kan de intresserade DNA-fragmenten införas i cellen genom att packa det inuti viruspartiklarna. De tre huvudtyperna av virala vektorer som används vid genterapi är retrovirus, adenovirus och adenoassocierade virus (AAV). Dessutom används herpes simplex virus-1 (HSV-1), baculovirus, vaccinvirus också som vektorer. Användningen av adenovirus i genterapi visas i Figur 1.

Figur 1: Adenovirus i genterapi

För att använda ett virus som en vektor under genterapi ersätts dess virulenta gener med genen av intresse. Resten av virusgenomet förblir densamma. De infekterade viruselementen reglerar den homologa rekombinationen av det modifierade virala genomet till värdgenomet. Platsen för homolog rekombination kan bestämmas genom sekvensen av rekombineringselementen. En gång integrerad i genomet uttrycks det införda DNAet stabilt och replikerar tillsammans med värdens genom.

Slutsats

Genterapi är en teknik för att behandla defekta gener i genomet genom att införa nytt DNA. Både virus- och nonvirala DNA-leveranssystem underlättar överföringen av nytt DNA till celler. Virala leveranssystem introducerar nytt DNA i värdcellerna under infektion. Nytt DNA integreras stabilt i värdens genom genom homolog rekombination, uttrycker och replikerar tillsammans med genomet.

Referens:

1. PONDER, KATHERINE PARKER. "Vektorer av genterapi." En introduktion till molekylärmedicin och genterapi., Wiley-Liss, Inc., 2001, sid. 77-112. Tillgänglig här.

Image Courtesy:

1. "Genterapi" (Public Domain) via Commons Wikimedia