Terapie genowe stosuje się w celu leczenia chorób genetycznych, wywoływanych przede wszystkim mutacjami jednogenowymi (np. mukowiscydoza, fenyloketonuria czy anemia sierpowata), ale również wielogenowymi (np. miażdżyca czy choroba Parkinsona). Nie są to standardowe formy leczenia, a wiele z nich pozostaje jeszcze w fazie badań.

Procedura terapii genowej polega na wprowadzeniu do komórek somatycznych osoby chorej prawidłowej wersji genu odpowiedzialnego za wywołanie choroby. Terapii nie prowadzi się jednak w odniesieniu do wszystkich komórek ciała, a jedynie tych tkanek, w których zachodzi ekspresja danego genu i których wadliwe działanie związane jest z wywołaniem stanu chorobowego.

Istotnym aspektem prawidłowo przeprowadzonej terapii genowej jest zdolność do namnażania się komórek, do których wprowadzono prawidłową wersję genu. Jeżeli komórki te nie mają takiej zdolności lub jest ona utrzymana tylko przez określony czas, to niestety efekt terapii nie będzie trwały. Prawidłowa wersja genu musi zostać utrzymana w organizmie i przekazana komórkom potomnym. Dlatego też modyfikacje prowadzi się w komórkach somatycznych, najczęściej macierzystych, występujących w danej tkance i dających początek kolejnym pokoleniom komórek.

Terapię genową można przeprowadzić na dwa sposoby: ex vivo i in vivo.

Terapia ta polega na pobraniu od pacjenta komórek somatycznych, najczęściej macierzystych (np. szpiku kostnego), czyli na izolacji komórek, oraz na wprowadzeniu do nich prawidłowego allelu w warunkach laboratoryjnych, czyli na modyfikacji genetycznej. Nowa wersja genu zastępuje gen nieprawidłowy. Tak zmodyfikowane komórki są następnie wprowadzane do miejsca docelowego w ciele chorego. Procedura ta jest szczególnie skuteczna w przypadku modyfikacji komórek szpiku czy krwi.

Terapia ta polega na wprowadzeniu fragmentu DNA zawierającego prawidłową wersję genu bezpośrednio do docelowych komórek w ciele pacjenta. W tym celu wykorzystywane są specjalne wektory genetyczne, które dostarczają gen do komórek. Jako wektory mogą być stosowane zmodyfikowane wirusy lub liposomyliposomyliposomy, czyli struktury otoczone dwuwarstwą lipidową, do których wprowadza się prawidłowy allel.

Zmodyfikowane komórki somatyczne działają właściwie: prowadzą ekspresję genów i produkują prawidłowe białka.

Wektory genetycznewektor genetycznyWektory genetyczne to najczęściej koliste cząsteczki DNA plazmidów i wirusów mające zdolność do wnikania i autonomicznej replikacji w danym typie komórki. Zapewniają ochronę i powielenie fragmentów obcego DNA (klonowanie) wprowadzonych metodami inżynierii genetycznej do komórki biorcy (gospodarza), a także – w wielu przypadkach – wydajną ekspresję zawartych w nim genów, pochodzących z różnych organizmów.

W celu wprowadzenia DNA do komórek bakterii i niższych eukariontów (np. drożdży) stosuje się najczęściej trzy typy wektorów genetycznych:

R13rBymxSyL2B1

Ilustracja przedstawia adenowirusa. To struktura zbudowana z przylegających do siebie kulek. Z wierzchołków kapsydu wystają włókna białkowe, co nadaje wirionowi wygląd sztucznego satelity.

• pochodne plazmidów – plazmidplazmidplazmid to cząsteczka pozachromosomowego DNA występująca w cytoplazmie komórki, zdolna do autonomicznej replikacji;

• bakteriofagibakteriofag, fagbakteriofagi – czyli wirusy, których naturalnym gospodarzem są bakterie;

• kosmidykosmidykosmidy – powstające przez połączenie plazmidów z sekwencją cos bakteriofaga λlambda, czyli sekwencją odpowiedzialną za pakowanie DNA w kapsyd wirusa. Umożliwia to zapakowanie rekombinacyjnych kosmidów w układzie in vitro w kapsydy bakteriofaga λlambda. Rozwiązanie to zostało opracowane specjalnie do klonowania dużych genów czy konstruowania banków genów.

W ostatnich latach skonstruowano też wektory drożdżowe i wektory bakteryjne, zwane sztucznymi chromosomami (drożdżowy – YAC, ang. yeast artificial chromosome; bakteryjny – BAC, ang. bacterial artificial chromosome). Sztuczne chromosomy zostały stworzone na podobieństwo ludzkich chromosomów i są wykorzystywane w projektach sekwencjonowania genomów wyższych eukariontów do klonowania bardzo dużych fragmentów DNA (kilkaset tysięcy par zasad) oraz tworzenia map fizycznych ich chromosomów.

Słownik