&Gamma;&omicron;&nu;&iota;&delta;&iota;&alpha;&kappa;ή &theta;&epsilon;&rho;&alpha;&pi;&epsilon;ί&alpha;

Γονιδιακή θεραπεία (Gene therapy) είναι η εισαγωγή, αλλαγή ή αφαίρεση γονιδίων μέσα σε κύτταρα ενός ατόμου και σε βιολογικούς ιστούς για τη θεραπεία ασθενειών. Είναι μια τεχνική που διορθώνει τα μη φυσιολογικά γονίδια, τα οποία είναι υπεύθυνα για την ανάπτυξη κάποιας ασθένειας. Η πιο κοινή διαδικασία της γονιδιακής θεραπείας εμπλέκει την εισαγωγή λειτουργικών γονιδίων μέσα σε ένα ακαθόριστο γενετικό τόπο για την αντικατάσταση ενός μεταλλαγμένου γονιδίου. Άλλες διαδικασίες εμπλέκουν την άμεση επιδιόρθωση της μετάλλαξης ή επιφέρουν βελτιωτικές μετατροπές σε φυσιολογικά γονίδια. Παρόλο που η τεχνολογία είναι ακόμη σε πρώιμα στάδια, έχει χρησιμοποιηθεί με κάποια επιτυχία.

Η διπλή έλικα του DNA Οι επιστήμονες ακολουθούν το λογικό μονοπάτι της προσπάθειας εισαγωγής γονιδίων απευθείας σε ανθρώπινα κύτταρα, επικεντρωμένοι σε ασθένειες που προκαλούνται από μονογονιδιακές ανωμαλίες, όπως κυστική ίνωση, αιμοφιλία, μυϊκή δυστροφία και δρεπανοκυτταρική αναιμία. Όμως, αυτό έχει αποδειχθεί περισσότερο δύσκολο, λόγω της διαχείρισης των βακτηρίων, όπου υπάρχουν προβλήματα στη μεταφορά μεγάλων τμημάτων DNA και στην τοποθέτησή τους στο σωστό σημείο του γονιδίου. Σήμερα, οι περισσότερες μελέτες γονιδιακής θεραπείας στοχεύουν στον καρκίνο και στις κληρονομικές ασθένειες που συνδέονται με γενετική ανωμαλία.

Άλλες τεχνικές της γενετικής μηχανικής χρησιμοποιούν τη γονιδιακή στόχευση (gene targeting) και την απενεργοποίηση ( knock out ) συγκεκριμένων γονιδίων με τη χρήση μηχανικών νουκλεασών, όπως νουκλεάσες δακτύλου ψευδαργύρου, με μηχανικές I-CreI ανθρώπινες ενδονουκλεάσες ή με τη χρήση νουκλεασών που δημιουργούνται από τις πρωτεΐνες TAL. Ένα παράδειγμα knock out γονιδίων είναι η απενεργοποίηση του ανθρώπινου γονιδίου CCR5 στα Τ-κύτταρα, έτσι ώστε να ελεγχθεί η HIV μόλυνση. Αυτή η προσέγγιση χρησιμοποιείται σε αρκετές κλινικές δοκιμές.

Η βιολογία της ανθρώπινης γονιδιακής θεραπείας παραμένει πολύπλοκη και πολλές τεχνικές χρειάζονται περαιτέρω ανάπτυξη. Πολλές ασθένειες, καθώς και η γενετική σύνδεση αυτών, χρειάζεται να κατανοηθούν καλύτερα πριν η γονιδιακή θεραπεία χρησιμοποιηθεί καταλλήλως. Η κοινή γνώμη διίστανται στην πιθανότητα εφαρμογής της και διαφορετικές θέσεις πάνω στο συγκεκριμένο ζήτημα προέρχονται από τους χώρους της βιολογίας, της κυβέρνησης, της ιατρικής, της νομικής, της φιλοσοφίας και της θρησκείας.

Γονιδιακή θεραπείαΠιο αναλυτικά, στις περισσότερες μελέτες της γονιδιακής θεραπείας, ένα φυσιολογικό γονίδιο εισάγεται στο γονιδίωμα για την αντικατάσταση ενός μη λειτουργικού γονιδίου που προκαλεί την ασθένεια. Ένα μόριο μεταφορέας, που καλείται φορέας, πρέπει να χρησιμοποιηθεί για την εναπόθεση του θεραπευτικού γονιδίου στα στοχευμένα κύτταρα του ασθενή. Κατά την παρούσα περίοδο, ο πιο κοινός φορέας είναι ένας ιός, ο οποίος έχει δεχτεί γενετική παρέμβαση ώστε να μεταφέρει το φυσιολογικό ανθρώπινο γενετικό υλικό.

Οι ιοί έχουν την ικανότητα να περικλείουν σε κάψα και να εναποθέτουν τα γονίδιά τους στα ανθρώπινα κύτταρα με παθολογικό τρόπο. Οι επιστήμονες έχουν προσπαθήσει να εκμεταλλευτούν το πλεονέκτημα αυτής της δυνατότητάς τους και να ελέγχουν το ιΐκό γονιδίωμα, ώστε να εξαλείφουν την ασθένεια που προκαλείται από τα μη λειτουργικά γονίδια και να επάγουν τα θεραπευτικά. Η παραγωγή και δημιουργία ενός λειτουργικού πρωτεϊνικού προϊόντος από τα θεραπευτικά γονίδια επαναφέρει τα στοχευμένα κύτταρα σε φυσιολογική κατάσταση.

Οι ερευνητές πειραματίζονται επίσης, εισάγοντας ένα 47ο τεχνητό ανθρώπινο χρωμόσωμα στα στοχευμένα κύτταρα. Αυτό το χρωμόσωμα θα υφίσταται αυτόνομα μαζί με τα σταθερά 46 χρωμοσώματα χωρίς να επηρεάζει τη λειτουργικότητά τους ή να προκαλεί κάποια μετάλλαξη. Θα πρέπει να υπάρχει ένας μεγάλος φορέας ικανός να μεταφέρει σημαντική ποσότητα γενετικού υλικού και οι επιστήμονες προσδοκούν να μην πραγματοποιηθεί ανοσοαπόκριση εξαιτίας της κατασκευής του και της αυτονομίας του. Η δυσκολία σε αυτή τη μέθοδο έγκειται στην εναπόθεση ενός τόσο μεγάλου μορίου στον πυρήνα των κυττάρων-στόχων.

Οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν μία εκ των πολλών προσεγγίσεων για την επιδιόρθωση των μεταλλαγμένων γονιδίων:

Ένα φυσιολογικό γονίδιο μπορεί να εισαχθεί σε μία απροσδιόριστη τοποθεσία μέσα στο γονιδίωμα για την αντικατάσταση του μη λειτουργικού γονιδίου. Αυτή η μέθοδος είναι η πιο κοινή.
Ένα μη φυσιολογικό γονίδιο μπορεί να ανταλλαχθεί με ένα φυσιολογικό γονίδιο μέσω ομόλογου ανασυνδιασμού.
Το μη φυσιολογικό γονίδιο μπορεί να επιδιορθωθεί μέσω επιλεκτικής αντίστροφης μετάλλαξης, η οποία επιστρέφει το γονίδιο στη φυσιολογική του λειτουργία.
Η ρύθμιση (ο βαθμός στον οποίο ένα γονίδιο είναι ενεργό ή όχι ) ενός συγκεκριμένου γονιδίου μπορεί να τροποποιηθεί.

Προληπτική γονιδιακή θεραπεία

Η προληπτική γονιδιακή θεραπεία είναι η διαδικασία με την οποία πραγματοποιείται επιδιόρθωση ενός μεταλλαγμένου γονιδίου, που σχετίζεται άμεσα με προϊούσα νόσο, για την αποτροπή εκδήλωσης της νόσου αυτής.

Υπάρχουν αρκετοί παράγοντες για την εφαρμογή της:

Είναι αρκετά δύσκολο να πάρει κανείς την άδεια του FDA για τη θεραπεία προσυμπτωματικής κατάστασης, γιατί είναι δύσκολο να προβλέψει τις επιπλοκές που θα προκύψουν. Άρα είναι δύσκολο να δώσει μία ανάλυση ρίσκου-οφέλους. Αυτό αποτελεί κώλυμα στις μακράς διάρκειας θεραπείες.
Είναι ευκολότερο να εγκριθεί για μικρής διάρκειας θεραπείες ώστε να προκληθεί ίαση των εκδηλωμένων καταστάσεων παρά αποτροπή τους.
Δεν είναι γνωστό το αν η επιδιόρθωση μιας μετάλλαξης θα βοηθήσει στη θεραπεία μιας κατάστασης, η οποία έχει ήδη προοδεύσει.

Τύποι γονιδιακής θεραπείας

Η γονιδιακή θεραπεία μπορεί να κατηγοριοποιηθεί στους παρακάτω δύο τύπους :

Γονιδιακή θεραπεία σε γεννητικά κύτταρα
Γονιδιακή θεραπεία σε σωματικά κύτταρα

Γονιδιακή θεραπεία in vivo 1) Στην περίπτωση γονιδιακής θεραπείας των γεννητικών κυττάρων, αυτά τροποποιούνται από την εισαγωγή λειτουργικών γονιδίων τα οποία ενσωματώνονται στο γονιδίωμά τους. Επιπλέον, η αλλαγή μέσω της θεραπείας μπορεί να κληρονομηθεί και να περάσει στις επόμενες γενιές. Αυτή η νέα προσέγγιση, θεωρητικά, θα μπορούσε να είναι πολύ πιο αποτελεσματική στην αντιμετώπιση γενετικών ανωμαλιών ή κληρονομικών ασθενειών. Όμως, πολλές δικαστικές αποφάσεις απαγορεύουν την αίτηση για εφαρμογή της τεχνικής αυτής σε ανθρώπους, εξαιτίας πολλών τεχνολογικών και ηθικών λόγων.

2)Στην περίπτωση αυτή, τα θεραπευτικά γονίδια μεταφέρονται μέσα στα σωματικά κύτταρα του ασθενή (In vivo gene therapy ή Ex-vivo gene therapy). Οποιαδήποτε βελτίωση ή αλλαγή πραγματοποιείται αποκλειστικά στον ασθενή και δεν μπορεί να κληρονομηθεί στους απογόνους του ασθενή ή σε επόμενες γενιές.

Το Κέντρο Βιολογικής Αξιολόγησης και ‘Έρευνας (CBER) ελέγχει αυστηρά τα προϊόντα της ανθρώπινης γονιδιακής θεραπείας – προϊόντα που εισάγουν γενετικό υλικό στο ανθρώπινο σώμα για να αντικαταστήσουν λανθασμένο ή ελλιπές γενετικό υλικό, έτσι ώστε να θεραπεύσουν μία ασθένεια ή μία μη φυσιολογική ιατρική κατάσταση. Το CBER συνεργάζεται στενά με το Υπουργείο Υγείας της Αμερικής και το FDA για την νομοθέτηση και επίβλεψη.

Ο FDA δεν έχει εγκρίνει ακόμα κάποιο προϊόν ανθρώπινης γονιδιακής θεραπείας προς εμπορικό σκοπό ή προς πώληση. Παρόλα αυτά, το εύρος της έρευνας και ανάπτυξης, που σχετίζονται με τη γονιδιακή θεραπεία, συνεχίζει να μεγαλώνει με πολύ γρήγορους ρυθμούς και ο FDA εμπλέκεται ενεργά στην επιτήρησή του. Ο FDA έχει δεχτεί πολλά αιτήματα από ιατρικούς ερευνητές και εταιρίες να μελετήσουν και να αναπτύξουν τέτοιου είδους προϊόντα. Τέτοια έρευνα μπορεί να οδηγήσει σε γονιδιακή θεραπεία του καρκίνου, της κυστικής ίνωσης, ασθενειών της καρδιάς, της αιμοφιλίας, των τραυμάτων, των μολύνσεων (όπως αυτή του AIDS) και της απόρριψης μοσχευμάτων. Γονιδιακή θεραπεία ex vivo

Ποιοί παράγοντες αποτελούν τροχοπέδη στη γονιδιακή θεραπεία ώστε να γίνει μια αποτελεσματική θεραπεία για γενετικές ασθένειες;

Η «φύση» της γονιδιακής θεραπείας είναι μικρής διάρκειας
Ανοσοαπόκριση
Προβλήματα με ιϊκούς φορείς
Πολυγονιδιακές ανωμαλίες
Πιθανότητα πρόκλησης καρκινικού όγκου

Φορείς στη γονιδιακή θεραπεία

Ως φορείς στη γονιδιακή θεραπεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα παρακάτω:

Ιοί
Ρετροϊοί
Αδενοϊοί
Στελέχη ερπητοϊού
Cis και Trans - ρυθμιστικά στοιχεία
Replication - competent vectors

Αδενοϊός ως φορέας στη γονιδιακή θεραπεία

Μη ιϊκοί μέθοδοι

Έγχυση γυμνού DNA

Φυσικοί μέθοδοι βελτίωσης της εναπόθεσης

Ηλεκτροδιάτρηση
Gene gun
Υπερυχοδιάτρηση
Μαγνητική Επιμόλυνση

Χημικοί μέθοδοι βελτίωσης της ενσωμάτωσης

Ολιγονουκλεοτίδια
Lipoplexes και polyplexes
Δενδριμερή

Υβριδικοί μέθοδοι

Γονιδιακή θεραπεία

Προληπτική γονιδιακή θεραπεία

Τύποι γονιδιακής θεραπείας

Βιβλιογραφία

Σχετικά άρθρα

Τεστ πατρότητας

Ογκοκατασταλτικά γονίδια BRCA1 και BRCA2