Gene Therapy
قابليتهای ژن درمانی
ژن درماني در معناي گسترده آن عبارت است از، درمان يا پيشگيري بيماريهاي انسان با استفاده از دستکاري ژنتيکي. اين تعريف نه تنها اصلاح فنوتيپ باليني بيمار را با استفاده از ماده ژنتيکي شامل ميشود بلکه توانايي استفاده از تکنيکهاي ژنتيکي به منظور توليد مقادير زياد محصولات درماني و واکسنهاي توليد شده با مهندسي ژنتيک را نيز در بر ميگيرد. با اينکه بيشتر هيجان امروز در مورد کاربرد ژن درماني به خاطر اصلاح ژنتيکي سلولهاي انسان است، اما به ديگر کاربردهاي ژن درماني نيز ميبايست توجه شود.
در دسترس بودن عاملهاي درماني که مورد استفاده زيادي دارند، به دستکاري ژنتيکي ژنهاي کلونسازي شده بستگي دارند. به عنوان مثال، از نخستين موفقيتهاي به دست آمده در اين زمينه توليد انسولين با استفاده از مهندسي ژنتيک بود. استفاده بيماران ديابتي از اين انسولين مصنوعي، مشکل واکنش ايمني، که قبلا پس از استفاده از انسولين توليد شده از خوک به وجود ميآمد، را به همراه نداشت. محصولات درماني ديگر که به وسيله مهندسي ژنتيک توليد شدهاند عبارتند از هورمون رشد انسان براي درمان بيماراني که از کمبود هورمون رشد رنج ميبرند، فاکتور IX براي درمان بيماران مبتلا به هموفيلي B و اينترلوکين ۲(IL2) جهت درمان بيماراني که به کارسينومهاي نادر مبتلا هستند.
استفاده از ژن درمانی در درمان بيماريهای ارثی و اکتسابی
ژن درماني ميتواند جهت درمان اختلالات ارثي که يک محصول ژن در آنها غيرعاديست و يا مفقود شده، به کار رود. ژن درماني همچنين در درمان بيماريهاي اکتسابي نظير سرطان يا بيماريهاي عفوني نيز موثر است. در تمام موارد يک ژن کلون شده ميبايست به درون سلول بيمار منتقل شود. وقتي ژن وارد سلول بيمار شد، بايد محصول آن به ميزان کافي توليد شود تا علائم باليني بيماري را کاهش دهد. مهم است که بتوان بافت يا ارگاني که معيوب است را هدف ژن کلون شده قرار داد. به عنوان مثال، ژنها ميتوانند در بيماريهاي کبدي به سوي سلولهاي کبدي، در بيماريهاي عضلاني مانند ديستروفي عضلاني دوشن (DMD) به سوي سلولهاي ماهيچهاي يا در بيماريهاي خونی به سوي سلولهاي بنيادي هدفگيري شوند.
سيستمهای تحويل ژن
ژن درمانيهاي داخل بدن موجود زنده و خارج از بدن موجود زنده نيازمند يک روش کارآمد براي واردسازيژن به سلولها و همچنين يک مرحله مناسب براي بيان ژنهاي وارد شده ميباشند. روشهاي متعددي براي انتقال ژنها به سلولهاي پستانداران به وجود آمده است که تمامشان مزايا و معايبي دارند و هيچ کدام از آنها روش ايده آلي به حساب نميآيند. روشهايي که براي انتقال ژن به سلول استفاده ميشوند به دو گروه اصلي تقسيم ميشوند: روشهاي فيزيکي- شيميايي و روشهاي بيولوژيکي که در جدول ذکر شدهاند.
هدف گذاری ژنهای اگزوژنی
در حال حاضر، اکثر روشهاي انتقال ژن که بيان ژني پايدار را ايجاد کردهاند، منجر به دخول تصادفي DNA اگزوژني به DNA کروموزومي ميشوند. از ميان استثناهاي موجود ميتوان به حاملهاي ويروس مرتبط به آدنو که هنوز در حال تکاملند و HACها که بدون اينکه با ژنوم ادغام بشوند، در سلولها به صورت پايدار باقي ميمانند، اشاره کرد. با اينکه ورود DNA به DNA کروموزومي براي بيان طولانيمدت ژنهاي انتقاليافته مطلوب و مفيد است، اشکالات مشهودي در رابطه با ادغام بيهدف و تصادفي به چشم ميخورد. به ويژه، اين احتمال که فرايند ادغام ممکن است پروتوانکوژنرا فعال کند و يا يک ژن سرکوبگر تومور را غيرفعال سازد، که هر دو ميتوانند منجر به توليد سلول بدخيم شود که يک مساله بسيار جدي است. از اين رو، وضعيت ايدهآل اينست که DNA خارج کروموزومي به صورت پايدار در سلولها حفظ شود(به عنوان مثال با HACها) يا اينکه بتوان DNA وارد شونده را به سمت جايگاه مشخصي در داخل DNA کروموزومي هدفگذاري کرد که موجب ميشود تا ادغام به صورت پايدار و بدون شکستن ژنهاي اندوژني اتفاق بيفتد.
هدفگذاري ژنها به سوي جايگاههاي مشخصي در DNA، نيازمند اينست که توالي ژنهای اگزوژني اضافه شده با تواليهاي ژن همولوگ موجود در DNA کروموزومي نوترکيب شوند. براي مثال، ژن ADA به سوي يکي از آللهاي کروموزومي رمزگذار براي آدنوزيندآميناز هدفگذاري ميشود. در وضعيت ايدهآل، ژن ادغام شده ميتواند قابل استفاده و مفيد بوده و تحت همان کنترلهايي باشد که ژن سلولي نرمال است و در زمان مناسب بيان شود.متاسفانه، در حال حاضر هدف گرفتن ژن از طريق نوترکيبي همولوگ تنها در شرايط آزمايشگاه و با استفاده از طراحیهاي بسيار ويژه حاملها و روشهاي گزينش امکانپذير است. فراواني ورود DNA اگزوژني به DNA سلولي ميتواند بسيار پايين باشد (شايد به نسبت فقط ۱ سلول در ۱۰۰۰ سلول). از بين ۱۰۰۰ سلول، ممکن است تنها يکي نتيجه نوترکيبي همولوگ DNA وارد شونده با توالي DNA در محل هدف گذاري شده، باشد. پس ايجاد روش هايي براي شناسايي آن يک سلول از ۱۰۰۰ سلول که DNA آن را به سمت جايگاه مناسب در داخل DNA کروموزومي هدفگذاري کرده است، بسيار مهم است.
در يک سيستم خارج از بدن، که در آن سلولها ميتوانند تحت شرايط مختلف کشت داده شوند، اين امکان وجود دارد که از ژنهاي مارکر انتخابي مختلف استفاده نمود تا يک انتخاب مثبت براي تمام سلولهايي که با DNA اگزوژني ادغام شدهاند، انجام شود و سپس براي حذف كردن همه سلولهايي که DNA توسط الحاق تصادفي در آنها ادغام شده،يک انتخاب منفي انجام شود. روش انتخاب مثبت و منفي، تنها سلولهايي که نوترکيبي همولوگ انجام دادهاند را انتخاب ميکند تا به جمعيت بزرگي تبديل شده و در مطالعات آتي به کار بروند. اين روش در توليد موشهاي ترانسژنيک بسيار حائز اهميت بوده است. متاسفانه، پيش از آن که بتوان اين روش را در مطالعات ژندرماني انسان به کار برد، ضروريست که اصلاحات بيشتري روي آن انجام شود.
اصلاح ژن در لایهی زاینده برای پيشگيری بيماری های ارثی انسان
تمام مطالعات کنوني بر روي ژندرماني به عنوان راهي براي درمان بيماريهاي انسان در مورد اصلاح سلولهاي سوماتيک است که تمامي سلولهاي بدن به جز سلولهاي جنسي(مانند اسپرم و سلول تخم) را شامل ميشوند. ژندرماني سوماتيک تفاوت بنياديني با درمانهاي متداول ديگر نظير پيوند عضو ندارد و فقط بر بيماري که راضي به قرار گرفتن تحت اين نوع درمان شده مستقيما تاثير ميگذارد. در حال حاضر فقط بيماراني که به بيماريهاي لاعلاج مبتلا هستند و به ديگر شيوههاي درماني رايج پاسخ ندادهاند تحت آزمايشهاي ژن درماني قرار ميگيرند.
اصلاح سلولهاي رده زايا انسان بعد جديدي به ژندرماني اضافه کرده است. در حال حاضر، اين شيوه اجرا نميشود و در آينده نزديک هم احتمال اجراي آن کم است. با تکنولوژي کنوني، تغيير ژن رده زايا امکانپذير نميباشد زيرا مستلزم جايگزين کردن يک ژن داراي نقص با يک ژن کاربردي است و تنها به اضافهکردن ژن عملکردي که امروزه در ژندرماني سلول سوماتيک به کار ميرود، محدود نميشود. به دليل تاثيرات ناشناختهاي که DNA اضافه ميتواند در طول تکامل بر روي سلول جنسي داشته باشد، اضافهکردن ژن در رده زايا قابلقبول نيست. بنابراين، پيش از اينکه تغيير رده زايا انسان به واقعيت تبديل شود، روش پيچيدهتر وکنترل شده تري براي انتقال، هدفگيري و تنظيم ژن اگزوژني موردنياز است.
