Hvorfor er virus brukt i genterapi

Genterapi er innføring av fremmed genetisk materiale i kroppens celler for å kompensere for unormale gener eller å syntetisere gunstige proteiner. Den effektive overføringen av genetisk materiale til målcellen er viktig for å oppnå den ønskede terapeutiske effekten. For å lette genoverføring kan enten viralbaserte eller ikke-virusbaserte vektorer brukes som leveringssystem. Virus er en type vant brukte vektorer for å overføre fremmed DNA til en celle. De vanligste typene virale vektorer som brukes i genoverføring er retrovirus-, adenovirus- og adenoassosiert virus. Virusets evne til å infisere celler er nøkkelfunksjonen som gjør at virus kan brukes som vektorer i genterapi.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er genterapi
     - Definisjon, metoder, vektorer
2. Hvorfor er virus brukt i genterapi
     - Virale vektorer for genterapi

Nøkkelbetingelser: Endring av genuttrykk, funksjonsgener, homolog rekombinasjon, smittsom livssyklus, genterapi, virus, vektorer

Hva er genterapi

Genterapi er innsetting av normalt DNA direkte i en celle for å korrigere genetiske defekter. De to hovedtilnærmingene til genterapi er enten å introdusere et gen som koder for et funksjonelt protein eller overføring av en enhet som endrer uttrykket av et gen i genomet.

1. Under introduksjonen av et funksjonelt gen i et genom blir relativt store deler av gener (> 1kb) introdusert i cellen sammen med promotorsekvenser som initierer genuttrykk. Signalsekvenser som direkte RNA-prosessering må også innføres sammen med proteinkodende regionen.
2. For å endre genuttrykket av et endogent gen i genomet, innføres relativt korte deler av genetisk materiale (20-50 bp) som er komplementære til mRNA til det defekte genet. Endringen av genuttrykk kan oppnås ved å blokkere mRNA-behandling, translasjonell initiering eller føre til ødeleggelse av mRNA.

Effektive leveringsmetoder som vektorer underbygger genoverføring i cellene under genterapi. To typer vektorer brukes i genterapi: virale vektorer og ikke-virale vektorer. De ikke-virale baserte leveringssystemene kan være plasmider eller kjemisk syntetiserte oligonukleotider. Optimal vektorsalg er basert på flere parametere:

1. Type av målcellen og dens egenskaper
2. Erfaringens levetid kreves
3. Størrelsen på det genetiske materialet overføres

Hvorfor er virus brukt i genterapi

På grunn av den smittsomme livssyklusen blir virusene mye brukt i genoverføring under genterapi. Vanligvis infiserer virus vertsceller og replikerer inne i vertscellen ved å integrere viralt DNA i genomet av verten. Derfor kan de interesserte DNA-fragmentene innføres i cellen ved å pakke den inn i virale partikler. De tre hovedtyper av virale vektorer som brukes i genterapi er retrovirus, adenovirus og adenoassosierte virus (AAV). I tillegg brukes herpes simplex virus-1 (HSV-1), baculovirus, vaksinevirus også som vektorer. Bruk av adenovirus i genterapi er vist i Figur 1.

Figur 1: Adenovirus i genterapi

For å kunne bruke et virus som vektor under genterapi, erstattes dets virulente gener med det gen av interesse. Resten av viral genomet forblir det samme. De infiserte viruselementene styrer den homologe rekombination av det modifiserte virale genomet til vertsgenomet. Plasseringen for homolog rekombination kan bestemmes av sekvensen av rekombinasjonselementene. En gang integrert i genomet, uttrykkes det introduserte DNA stabilt og replikerer sammen med vertsgenomet.

Konklusjon

Genterapi er en teknologi for å behandle defekte gener i genomet ved å introdusere nytt DNA. Både virale og ikke-virale DNA-leveringssystemer muliggjør overføring av nytt DNA til celler. Virusleveringssystemer introduserer nytt DNA i vertscellene under infeksjon. Nytt DNA integrerer stabilt i vertsgenomet ved homolog rekombination, uttrykker og replikerer sammen med genomet.

Henvisning:

1. PONDER, KATHERINE PARKER. "Vektorer av genterapi." En introduksjon til molekylær medisin og genterapi., Wiley-Liss, Inc., 2001, s. 77-112. Tilgjengelig her.

Bilde Courtesy:

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