Nedir?
Genel olarak hastalığın klinik durumunu düzeltmek ya da hastalığı tedavi etmek amacıyla genetik materyalin hücrelere transferi olarak tanımlanır. Hatalı veya eksik protein üretimini sağlayan, bozuk gen bulunduran hücreye normal geni yerleştirme yöntemidir. Gen tedavisiyle hastalıklar nükleotid düzeyinde tedavi edilmeyi amaçlar. Gen tedavisi yaygın olarak mutasyona uğrayan genin fonksiyonunun düzenlenmesi, genomik bölgeye fonksiyonel genlerin vektör aracılığıyla eklenmesidir.
İlk başarılı gen terapisi 1990 yılında gerçekleştirilmiştir.
DNA da kalıcı değişiklik yapan ilk somatik tedavi ise 1993 yılında yapıldı [1].
Gen tedavisinde sağlıklı geni hücrelere aktarmak ve gen hasarlarını onarmak için insersiyon, yer değişimi, tamir, genin çalışmasının baskılanması, gen eklenmesi (intihar gen tedavisi) gibi yöntemler kullanılır. Bunlar;
1. İnsersiyon: Viral vektör aracılığıyla hücre genomuna rastgele entegrasyonudur. Bu yöntem DNA’da hasara neden olabilir. Örneğin, insersiyon sonucunda tümör uyarıcı genlerin inhibisyonunu ortadan kaldırarak aktif hale geçebilir ya da kansere neden olabilir.
2. Yer Değişimi: Normal genin homolog rekombinasyonuyla istenen, belirli bir bölgeye yerleşmesini sağlar. Bu durumun gerçekleşme olasılığı oldukça az olmasına rağmen, gen parçası spesifik bölgeye yerleştiğinde DNA hasarı en aza indirgenmiş olur. Mutant geni fonksiyonel olan kopyasıyla değiştirmek ya da mutasyonu in situ olarak düzeltmek çok zor ve karmaşıktır. Mutant gen ürününün hücrede oluşturduğu hasarı düzeltmek genetik hastalıklarda tercih edilen yöntemdir.
3. Gen İfadesinin Baskılanması: Genellikle enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde tercih edilir. Bu yöntemin amacı hedef patojenin fonksiyonunu baskılamaktır. Bu yaklaşımla aktif olan onkogenlerin sessizleştirilmesinde, otoimmün hastalıklara veya fonksiyon kazanımına bağlı olan genetik hastalıklarda kullanılabilir.
4. Tamir: Anormal olan genin ters mutasyonla tedavi edilmesidir. Örneğin A>C→C>A. Bu yöntemle nokta mutasyonları sonucunda ortaya çıkan hastalıkların tedavisinde kullanılır. Mutasyona uğrayan gen, nükleazlar (çinko parmak, CRISPR/Cas) kullanılarak hücredeki doğal tamir mekanizmaları baskılanarak ters mutasyonla tamir edilir.
5. Gen Eklemesi (İntihar gen tedavisi): Normal durumlarda hücrelerde bulunmayan veya eksprese olmayan genin istenilen zaman ve hücrede ifadesini sağlamak için uygun hücreye transfer edilmesidir [2].
Gen tedavisi genel olarak 2 başlık altında toplanır.
• Somatik hücre gen tedavisi
• Germline gen tedavisi
Somatik hücre gen tedavisinde gamet dışında herhangi bir hücreye gen transferi yapılır. Bu terapideki değişimler bir sonraki nesile aktarılmaz. Hemofili, kistik fibroz, talasemi tedavisinde kullanılır. Genellikle tek gen hastalıklarında somatik tedavi uygulanmaktadır. Germline gen tedavisinde ise genler üreme hücrelerine transfer edilir. Bu terapideki değişimler bir sonraki nesillere aktarılır [2].
Gen transferinde fizikokimyasal ve biyolojik yöntemler kullanılır. Bunlardan fizikokimyasal yöntemler, DNA'nın direkt olarak hücreye aktarımıdır. Örnek olarak;
Elektroporasyon, gen tabancası (balistik gen enjeksiyonu), Sonoporasyon gibi fiziksel yöntemler veya dendrimer ve lipozomlar gibi kimyasal yapılar tercih edilir. Bu yöntemlerde fizikokimyasal kurallar kullanılarak DNA parçalarının hücre içine aktarımı gerçekleştirilir. Fiziksel yöntemler basit olduğu için avantajlıdır. In vivo olarak kullanıldığı ve verimliliği düşük olduğu için dezavantajlıdır. Rekombinant DNA’nın lipid vezikülleriyle hücreye aktarılması lipozom yöntemiyle gerçekleşir.
Biyolojik yöntemlerle gen aktarımında genellikle plazmid ve virüsler kullanılır. Yaygın olarak kullanılan vektörler viral vektörlerdir. Virüslerin hastalığa neden olan gen parçalarının yerine, hastalığı tedavi etmek amacıyla rekombinant genler aktarılır. Adeno-assosiye virüs, retrovirüs, adenovirüs ve herpesvirüs vektörleri en sık kullanılan viral vektörlerdir. Bu virüsler kendi genomunu konakçı hücreye aktaran doğal yöntemleri kullanır. Aktarımda ilk olarak virüslerin patojen genleri çıkarılarak zararsız hale getirilir.
Gen tedavisinde kullanılan retrovirüsler, adenovirüsler, herpes virüsü ve adeno ilişkili virüsler viral vektörlerdendir. Çıplak DNA, lipozomlar içine aktarılmış DNA paketleri, DNA-Protein bileşenleri ve yapay kromozomlar viral olmayan vektörlere örnek verilebilir [3,4].
Viral Vektörlerin Dezavantajları;
Retrovirüsler bölünmeyen hücreleri enfekte edemez. Adenovirüs olumsuz immünolojik yanıt oluşturur. Herpes virüsünün sitotoksik etkisi vardır. Adeno-assosiye virüs kısıtlı yabancı genetik materyal taşıyabilme kapasitesine sahiptir. Tüm virüslerin ortak dezavantajı virüslerin rastgele entegre olmasından kaynaklanan genin yanlış bir yere entegre olmasıdır. Bu sayede konakçı hücrenin diğer genlerini keserek kansere ya da başka bozukluklara neden olur. Birden fazla hücre çeşidini enfekte edebilme özelliği ve eşey hücrelerine girme ihtimali, onların diğer dezavantajlarındandır. Ancak günümüzde bu dezavantajları ortadan kaldırmak için çeşitli çalışmalar yapılmaktadır.
Ex vivo, organizma dışına alınan mutant hücrenin düzeltilerek yeniden organizmaya verilmesidir. İn vivo, dışarıda hazırlanan normal geni taşıyan vektörün organizmaya verilmesidir, ki bu iki yöntemle vektörler organizmaya verilir [5].
Referanslar
[1] https://bilimfili.com/gen-tedavisi-nedir (Mart 5, 2017)
[2] https://labakademi.com/gen-tedavisi/ (Nisan 10, 2019)
[3] Chuah MK, Collen D, VandenDriessche T. Biosafety of adenoviral vectors. Curr Gene Ther, 2003; 6: 527-43. Doi:10.2174/1566523034578140.
[4] Gallo-Penn AM, Shirley PS, Andrews JL, Tinlin S, Webster S, Cameron C, et al. Systemic delivery of an adenoviral vector encoding canine factor VIII results in short-term phenotypic correction, inhibitor development, and biphasic liver toxicity in hemophilia a dogs. Blood, 2001; 97: 107-13. Doi: 10.1182/blood.V97.1.107.
Özlem YILDIZ
Komentarze