Terapia genetică ca tratament pentru bolile genetice

Una dintre cele mai îngrozitoare boli pe care natura "dă naștere" unei persoane este bolile genetice. Puteți lupta cu succes împotriva agenților patogeni de boli - bacterii și viruși, dar dacă problema este în genomul uman de la naștere, este extrem de dificil de a ajuta pacientul. Știința modernă caută oportunitatea de a "repara" genele mutante.

Myodystrofia de la Duchenne este una dintre bolile genetice rare, dar relativ comune. Boala este diagnosticată în vârstă de trei-cinci ani, de obicei, la băieți, apărând la început numai în dificultate în mișcare, la zece ani de care suferă de o distrofie nu poate merge la 20-22 de ani de viata se termina. Este cauzată de o mutație a genei dystrophin, care se află în cromozomul X. Codifică o proteină. care leagă membrana celulei musculare cu fibre contractile. Funcțional, acesta este un fel de primăvară, asigurând o contracție și integritate netedă a membranei celulare. Mutațiile din gena duc la distrofia țesutului muscular scheletic, a diafragmei și a inimii. Tratamentul bolii este paliativ și permite doar un pic de atenuare a suferinței. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea ingineriei genetice, lumina a apărut la capătul tunelului.

Șoareci transgenici

Soarecii transgenici fac posibilă crearea de modele vii de boli genetice grave umane. Oamenii ar trebui să fie recunoscători acestor mici creaturi.

Despre război și pace

Terapia genetică este eliberarea în interiorul celulei a unor construcții pe bază de acid nucleic pentru tratamentul bolilor genetice. Cu ajutorul acestei terapii este posibilă corectarea unei probleme genetice la nivelul ADN și ARN. schimbarea procesului de exprimare a proteinei dorite. De exemplu, ADN poate fi transmis celulei cu o secvență corectată, din care se sintetizează o proteină funcțională. Sau, dimpotrivă, este posibil să se elimine anumite secvențe genetice, care vor contribui, de asemenea, la reducerea efectelor nocive ale mutației. În teorie, este simplu, dar în practică, terapia genică se bazează pe o tehnologie complexa cu obiecte de un microcosmos și reprezintă un set de ultimă oră know-how în domeniul biologiei moleculare.

„Dystrophin gena a cărei mutații dau naștere la distrofia musculară Duchenne, o mare - spune directorul de dezvoltare pentru compania de biotehnologie“ Marlin Biotech“, dr, Vadim Zhernovka. - Acesta include 2,5 milioane de perechi de nucleotide, care pot fi comparate cu numărul de scrisori din romanul "Război și pace". Și să ne imaginăm că am scos din epic câteva pagini importante. Dacă aceste pagini descriu evenimente semnificative, atunci înțelegerea cărții ar fi fost dificilă. Dar gena este mai complicată. Găsiți o altă copie a "Războiului și Păcii" este ușor, iar paginile care lipsesc pot fi citite. Dar gena dystrophin este în cromozomul X, iar la bărbați este una. Astfel, în cromozomii de sex, băieții au la naștere doar o copie a genei. Nu este altundeva să-ți iei un prieten.

Pe tema: Terapia durerii

În cele din urmă, în sinteza proteinelor din ARN, este important să se păstreze cadrul de citire. Cadrul de citire determină ce grup de trei nucleotide este citit ca un codon, care corespunde unui aminoacid din proteină. Dacă există un fragment ADN în gena care nu este un multiplu de trei nucleotide, cadrul de citire se schimbă - modificările de codificare. Acest lucru ar putea fi comparat cu situația în care, după paginile rupte din restul cărții, toate literele vor fi înlocuite de următoarele în ordine alfabetică. Se pare abracadabra. Același lucru se întâmplă și cu o proteină sintetizată incorect. "

Plasterul biomolecular

Una dintre metodele eficiente de terapie genică pentru restabilirea sintezei normale de proteine este sărirea exonilor prin secvențe de nucleotide scurte. În "Marlin Biotech" tehnologia de lucru cu gena dystrophin a fost elaborat cu ajutorul acestei metode. După cum se știe, în timpul transcripției (sinteza ARN) mai întâi a format un ARN așa-numita prematrichnaya cuprinde ambele porțiuni de codificare a proteinei (exoni) și non-codificatoare (intron). Apoi, procesul de îmbinare începe, în timpul căruia intronurile și exonii se separă și formează un ARN "matur" constând doar din exoni. În acest moment, unii exoni pot fi blocați, "înghețați" cu ajutorul unor molecule speciale. Ca rezultat, în ARN matur nu ar regiunile de codificare, din care ar prefera să scape, și, astfel, a restaurat cadrul de citire, proteina este sintetizat.

"Am depistat această tehnologie in vitro", spune Vadim Zhernovkov, adică pe culturi celulare crescute din celulele pacienților cu miodistrofie a lui Duchenne. Dar celulele individuale nu sunt un organism. Invocând procesele din celulă, trebuie să observăm consecințele în direct, dar nu este posibil ca oamenii să se implice în procese din diferite motive, de la cele etice la cele organizaționale. Prin urmare, a devenit necesar să se obțină un model de miodistrofie a lui Duchenne cu anumite mutații pe baza unui animal de laborator. "

Protein-cutter

Procesul este prezentat în Schema CRISPR / Cas9, care implica ARNs subgenomice (sgARN), o porțiune a acestuia, funcționează ca un ARN ghid, și proteina nucleazei Cas9, care taie prin ambele catene ale ADN-ului genomic-ARN în poziția de ghidare.<

Cum să prind microcosmosul

Animalele transgenice sunt animale obținute în laborator. în genomul căruia s-au făcut în mod deliberat schimbări intenționate. Încă din anii 1970, a devenit clar că crearea de transgene este cea mai importantă metodă pentru studierea funcțiilor genelor și proteinelor. Una dintre cele mai vechi metode de obținere a unui organism complet modificat genetic a fost injectarea de ADN în pronucleul ("precursorul nucleului") al zigotului ovulelor fertilizate. Acest lucru este logic, deoarece modificarea genomului animalului este cea mai ușoară la începutul dezvoltării sale.

Pe tema: Testarea genetica a oamenilor sanatosi: este jocul meritat in lumina?

Injecția în nucleul zigotului este o procedură foarte netrivială, deoarece este o microscală. Oul mouse-ului are un diametru de 100 μm, iar pronucleul este de 20 μm. Operația are loc sub microscop, cu o creștere de 400 de ori, dar injecția este cea mai mare care nici nu este manoperă. Desigur, pentru "injectare" se utilizează nu o seringă tradițională, ci un ac special de sticlă cu un canal gol, în interiorul căruia este introdus materialul genetic. Unul din capătul său poate fi ținut în mână, iar celălalt - ultra-subțire și ascuțit - este aproape invizibil cu ochiul liber. Desigur, o astfel de structură fragilă din sticlă borosilicată nu pot fi stocate pentru o lungă perioadă de timp, prin urmare, la dispoziția laboratorului au un set de spații, care sunt direct în fața lucrării întins pe o mașină specială. Este folosit un sistem special pentru contrastul vizualizării celulelor fără colorare - interferența în pronucleul în sine este traumatică și reprezintă un factor de risc pentru supraviețuirea celulelor. Vopseaua ar fi un alt astfel de factor. Din fericire, oul destul de rezistent, dar numărul de zigoți care dau naștere la animale transgenice reprezintă doar câteva procente din numărul total de ouă, în care a fost făcută injecția ADN-ului.

Următoarea etapă este chirurgicală. Efectuat o operație de transplant pentru a zigoti microinjectați în pâlnia de oviduct a mouse-ului destinatarului, care va deveni mama surogat a viitoarelor transgenelor. În plus, animalul de laborator suferă, în mod natural, un ciclu de sarcină și se nasc descendenții. De obicei, aproximativ 20% din șoarecii transgenici se găsesc în așternut, ceea ce indică, de asemenea, imperfecțiunea metodei, deoarece conține un element mare de întâmplare. Când este injectat, cercetătorul nu poate controla exact modul în care fragmentele ADN inserate sunt încorporate în genomul viitorului organism. Probabilitatea unor astfel de combinații este ridicată, ceea ce va duce la moartea animalului în stadiul embrionar. Cu toate acestea, metoda funcționează și este destul de potrivită pentru o serie de scopuri științifice.

Bijutierii invidie

Injectarea ADN în pronucleul zygotic este una dintre cele mai vechi și mai tradiționale tehnologii pentru crearea de transgene. Injectarea se face manual cu ajutorul acelor ultra-subțiri sub microscop cu o creștere de 400 de ori.

Foarfece pentru ADN

Dar există o metodă mai eficientă bazată pe editarea genomului vizat folosind tehnologia CRISPR / Cas9. "Astăzi, biologia moleculară este oarecum asemănătoare cu epoca expedițiilor marine îndepărtate sub pânză", spune Vadim Zhernovkov. - Aproape în fiecare an în această știință există descoperiri semnificative care ne pot schimba viața. De exemplu, acum câțiva ani, microbiologii au descoperit imunitatea la infecțiile virale într-o specie bacteriană aparent studiată. Ca urmare a unor studii suplimentare a relevat faptul că ADN-ul bacterian conține un loci specific (CRISPR), din care fragmentele de ARN sintetizate, capabile sa se leaga cu acizi complementar nucleici ai elementelor străine, cum ar fi virusurile ADN sau ARN. Cu acest ARN, proteina Cas9, care este o enzimă-nuclează, se leagă. ARN servește ca un ghid pentru Cas9 marcând o regiune specifică a ADN-ului în care nucleaza face o tăietură. Aproximativ trei până la cinci ani în urmă, primele documente științifice au apărut, în care tehnologia CRISPR / Cas9 pentru editarea genomului a fost dezvoltată. "

TEMA: "Suntem gata să vorbim despre durere". Cum sindroame necunoscute au transformat viața familiilor din Orenburg

Comparativ cu metoda de introducere a constructelor pentru inserția aleatoare, noua metoda permite de a ridica elemente CRISPR sistem / Cas9 astfel încât să vizeze cu precizie ghidaje ARN pe porțiunile dorite ale genomului și pentru a realiza deleție țintită sau inserția secvenței de ADN dorită. În această metodă, de asemenea, sunt posibile erori (ghid de ARN, uneori, nu au legătură cu porțiunea în care se orientează lui), dar folosind CRISPR eficiența / Cas9 crearea transgenele este deja aproximativ 80%. „Această metodă arată o mare promisiune, nu numai pentru a crea transgenelor, dar și în alte domenii, în special în terapia genică, - spune Vadim Zhernovka. - Cu toate acestea, tehnologia este doar începutul, și să ne imaginăm că corecte oamenii codul genetic va fi folosind CRISPR / Cas9, este destul de dificil, în viitorul apropiat. Deși există o posibilitate de eroare, există și un pericol ca o persoană să piardă o parte importantă de codificare a genomului. "

Umedul medicamentos

Dezvoltarea tehnologiilor transgenice face posibilă producerea de proteine animale care sunt solicitate de către industria farmaceutică. Aceste proteine sunt extrase din laptele de caprine și vaci transgenice. De asemenea, există tehnologii pentru obținerea de proteine specifice dintr-un ou de pui.

Medicina de lapte

Compania rusă „Marlin Biotech“, a reușit să creeze un șoarece transgenic, care a reprodus integral mutatie care rezultă în distrofia musculară Duchenne, iar pasul următor va fi testarea tehnologiei de terapie genica. În același timp, crearea de modele de boli genetice umane bazate pe animale de laborator nu este singura posibilă aplicare a transgenelor. Astfel, în Rusia și laboratoarele occidentale se desfășoară activități în domeniul biotehnologiei, care permite obținerea proteinelor medicinale de origine animală, importante pentru industria farmaceutică. În calitate de producători, vaci sau caprine pot acționa în care aparatul celular de producere a proteinelor conținute în lapte poate fi schimbat. Din lapte, este posibilă extragerea proteinei medicamentoase, care nu se obține chimic, ci cu ajutorul unui mecanism natural, care va crește eficacitatea medicamentului. In tehnologia dezvoltata in prezent de preparare a unor astfel de proteine de dozare, cum ar fi lactoferina uman, prourokinaza, lizozima, Katrin, antitrombină, și altele.

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare