De ce sunt folosiți viruși în terapia genică

Terapia genetică este introducerea de material genetic străin în celulele organismului pentru a compensa genele anormale sau pentru a sintetiza proteine ​​benefice. Transferul eficient al materialului genetic în celula țintă este esențial pentru atingerea efectului terapeutic dorit. Pentru a facilita transferul de gene, vectorii pe bază de virus sau non-virali pot fi utilizați ca sistem de administrare. Virușii sunt un tip de vectori folosiți pe scară largă pentru a transfera ADN străin într-o celulă. Cele mai frecvente tipuri de vectori virali utilizați în transferul de gene sunt retrovirusul, adenovirusul și virusul adeno-asociat. Capacitatea virusurilor de a infecta celule este elementul-cheie care permite virușilor să fie utilizați ca vectori în terapia genică.

Domenii cheie acoperite

1. Ce este terapia genică
     - Definiție, metode, vectori
2. De ce sunt folosiți viruși în terapia genică
     - Vectorii virali pentru terapia genică

Termeni cheie: Modificarea expresiei genetice, genele funcționale, recombinarea omologă, ciclul de viață infecțios, terapia genică, virusurile, vectorii

Ce este terapia genică

Terapia genetică este inserarea ADN-ului normal într-o celulă pentru a corecta defectele genetice. Cele două abordări principale ale terapiei genice fie introduc o gena care codifică o proteină funcțională, fie transferă o entitate care modifică expresia unei gene în genom.

1. În timpul introducerii unei gene funcționale într-un genom, în celulă sunt introduse bucăți relativ mari de celule (> 1 kb) împreună cu secvențele promotor care inițiază expresia genică. Secvențele de semnale care procesează RNA direct trebuie de asemenea introduse împreună cu regiunea de codificare a proteinei.
2. Pentru a modifica expresia genică a unei gene endogene în genom, sunt introduse părți relativ scurte de material genetic (20-50 bp) care sunt complementare la mARN-ul genei defecte. Modificarea expresiei genei poate fi realizată prin blocarea procesării mRNA, inițierea translaționării sau conducând la distrugerea ARNm.

Metodele eficiente de livrare, cum ar fi vectorii, facilitează transferul genei în celule în timpul terapiei genice. Două tipuri de vectori se utilizează în terapia genică: vectori virali și vectori nevirali. Sistemele de livrare non-virale pot fi plasmide sau oligonucleotide sintetizate chimic. Selectarea optimă a vectorilor se bazează pe mai mulți parametri:

1. Tipul celulei țintă și caracteristicile acesteia
2. Este nevoie de longevitatea expresiei
3. Mărimea materialului genetic transferat

De ce sunt folosiți viruși în terapia genică

Datorită ciclului de viață infecțios, virușii sunt folosiți pe larg în transferul de gene în timpul terapiei genice. În general, virușii infectează celulele gazdă și replică în interiorul celulei gazdă prin integrarea ADN-ului viral în genomul gazdei. Prin urmare, fragmentele de ADN interesate pot fi introduse în celulă prin împachetarea în interiorul particulelor virale. Cele trei tipuri principale de vectori virali utilizați în terapia genică sunt retrovirusurile, adenovirusurile și virusurile adeno-asociate (AAV). În plus, virusul herpes simplex-1 (HSV-1), baculovirusul, virusul vaccinului sunt, de asemenea, utilizați ca vectori. Utilizarea adenovirusurilor în terapia genică este prezentată în figura 1.

Figura 1: Adenovirus în terapia genică

Pentru a folosi un virus ca vector în timpul terapiei genice, genele sale virulente sunt înlocuite cu gena de interes. Restul genomului viral rămâne același. Elementele virale infectate guvernează recombinarea omoloagă a genomului viral modificat cu genomul gazdei. Locația pentru recombinarea omoloagă poate fi determinată de secvența elementelor recombinante. Odată integrată în genom, ADN-ul introdus este stabil exprimat și replicat împreună cu genomul gazdei.

Concluzie

Terapia genetică este o tehnologie pentru tratarea genelor defecte în genom prin introducerea unui ADN nou. Ambele sisteme de administrare a ADN-ului viral și non-viral facilitează transferul de ADN nou în celule. Sistemele de administrare virală introduc ADN nou în celulele gazdă în timpul infecției. ADN nou se integrează stabil în genomul gazdei prin recombinare omoloagă, exprimând și replicând împreună cu genomul.

Referinţă:

1. PONDER, PARKER KATHERINE. "Vectorii terapiei genice". O introducere în medicina moleculară și terapia genică., Wiley-Liss, Inc., 2001, pp. 77-112. Disponibil aici.

Datorită fotografiei:

1. "Terapia genică" (Domeniul Public) prin Wikimedia Commons