Waarom worden virussen gebruikt in gentherapie

Gentherapie is de introductie van vreemd genetisch materiaal in lichaamscellen om te compenseren voor abnormale genen of om gunstige eiwitten te synthetiseren. De efficiënte overdracht van genetisch materiaal naar de doelcel is essentieel om het gewenste therapeutische effect te bereiken. Teneinde genoverdracht te vergemakkelijken, kunnen hetzij op virussen gebaseerde of niet-virale gebaseerde vectoren als het afgiftesysteem worden gebruikt. Virussen zijn een soort veel gebruikte vectoren om vreemd DNA in een cel over te brengen. De meest gebruikelijke soorten virale vectoren die worden gebruikt bij genoverdracht zijn retrovirus, adenovirus en adeno-geassocieerd virus. Het vermogen van virussen om cellen te infecteren is het belangrijkste kenmerk dat het mogelijk maakt dat virussen worden gebruikt als vectoren in gentherapie.

Key Areas Covered

1. Wat is gentherapie
     - Definitie, methoden, vectoren
2. Waarom worden virussen gebruikt in gentherapie
     - Virale vectoren voor gentherapie

Sleutelbegrippen: wijziging van genexpressie, functionele genen, homologe recombinatie, infectieuze levenscyclus, gentherapie, virussen, vectoren

Wat is gentherapie

Gentherapie is de insertie van normaal DNA direct in een cel om genetische defecten te corrigeren. De twee belangrijkste benaderingen van gentherapie zijn ofwel het introduceren van een gen dat codeert voor een functioneel eiwit of het overbrengen van een entiteit die de expressie van een gen in het genoom verandert.

1. Tijdens de introductie van een functioneel gen in een genoom, worden relatief grote stukken genen (> 1 kb) in de cel geïntroduceerd samen met promotorsequenties die genexpressie initiëren. Signaleringssequenties die RNA-verwerking aansturen, moeten ook samen met het eiwitcoderende gebied worden geïntroduceerd.
2. Teneinde de genexpressie van een endogeen gen in het genoom te veranderen, worden relatief korte delen van genetisch materiaal (20-50 bp) die complementair zijn aan het mRNA van het defecte gen geïntroduceerd. De verandering van genexpressie kan worden bereikt door mRNA-verwerking, translatie-initiatie of de vernietiging van mRNA te blokkeren..

Efficiënte aflevermethoden zoals vectoren vergemakkelijken genoverdracht in de cellen tijdens gentherapie. Twee soorten vectoren worden gebruikt in gentherapie: virale vectoren en niet-virale vectoren. De niet-virale gebaseerde afgiftesystemen kunnen plasmiden of chemisch gesynthetiseerde oligonucleotiden zijn. Optimale vectorselectie is gebaseerd op verschillende parameters:

1. Type van de doelcel en zijn kenmerken
2. De levensduur van expressie vereist
3. De grootte van het overgedragen genetische materiaal

Waarom worden virussen gebruikt in gentherapie

Vanwege de infectieuze levenscyclus worden virussen op grote schaal gebruikt in genoverdracht tijdens gentherapie. Over het algemeen infecteren virussen gastheercellen en repliceren ze in de gastheercel door virale DNA te integreren in het genoom van de gastheer. Daarom kunnen de geïnteresseerde DNA-fragmenten in de cel worden ingebracht door deze in de virale deeltjes te verpakken. De drie hoofdtypes van virale vectoren die bij gentherapie worden gebruikt, zijn retrovirussen, adenovirussen en adeno-geassocieerde virussen (AAV). Bovendien worden herpes-simplex-virus-1 (HSV-1), baculovirus, vaccinvirus ook als vectoren gebruikt. Het gebruik van adenovirussen bij gentherapie is weergegeven in Figuur 1.

Figuur 1: Adenovirus in gentherapie

Om een ​​virus als een vector te gebruiken tijdens gentherapie, worden de virulente genen ervan vervangen door het gen van interesse. De rest van het virale genoom blijft hetzelfde. De geïnfecteerde virale elementen besturen de homologe recombinatie van het gemodificeerde virale genoom met het gastheergenoom. De locatie voor homologe recombinatie kan worden bepaald door de sequentie van de recombinerende elementen. Eenmaal geïntegreerd in het genoom, wordt het geïntroduceerde DNA stabiel tot expressie gebracht en repliceert het samen met het genoom van de gastheer.

Conclusie

Gentherapie is een technologie om defecte genen in het genoom te behandelen door nieuw DNA te introduceren. Zowel virale als niet-virale DNA-afleversystemen vergemakkelijken de overdracht van nieuw DNA in cellen. Virale toedieningssystemen introduceren nieuw DNA in de gastheercellen tijdens infectie. Nieuw DNA integreert stabiel in het genoom van de gastheer door homologe recombinatie, waarbij het samen met het genoom tot expressie wordt gebracht en repliceert.

Referentie:

1. PONDER, KATHERINE PARKER. "Vectoren van gentherapie." Een inleiding tot moleculaire geneeskunde en gentherapie., Wiley-Liss, Inc., 2001, pagina 77-112. Beschikbaar Hier.

Afbeelding met dank aan:

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