Genetik Haberleri
İnsan Gen Terapisi '' İlaç Olarak Genlerin Kullanımı '' Kaderimiz Genlerimizde Mi?
Gen terapisi, hastalıkların tedavi edilmesi ya da hastalıkları önlemek amacıyla çeşitli insan genlerinin hedef hücrelere etkili bir şekilde aktarılmasına ve ekspresyonuna dayanan bir yöntemdir.
Basit tanımıyla, hastalık oluşturan anormal genin yerine normalinin konulmasıdır. Biyoteknolojideki gelişmeler ile 21.yüzyıla ilham veren bir yaklaşım olmuştur. Özellikle kalıtsal tek gen hastalıklarının tedavisinde (kistik fibrozis, hemofili gibi) kullanılmıştır. Bunların yanı sıra kanser ve AIDS gibi belirli viral enfeksiyonların tedavisi için de umut vadeden bir yöntemdir. 1850'lerde, Avusturyalı bilim adamı G. Mendel'in bezelyelerle yaptığı gözleme dayanan çalışmaları şu an bildiğimiz genlerin keşfi için atılan ilk adım olmuştur, fakat Mendel sadece fenotip düzeyinde gözlemler yapmıştır. 1950'lerde Watson ve Crick'in birlikte yaptığı çalışmalarla DNA'nın çift sarmal yapısı keşfedilmiştir. 1970'lere gelindiğinde tüm bu gelişmeler, yeni ilaçlar ve antikorlar üreten genetik mühendisliğinin ortaya çıkmasına ve bilim insanlarının gen tedavisini düşünmesine olanak sağlamıştır. 1980'lerde ise “Gen Tedavisi” keşfedilmiştir. 1990'da da, gen tedavisinin ilk başarılı klinik araştırması adenozin deaminaz (ADA) enziminin eksikliği için başlatılmıştır.
Gen terapisinde kusurlu genin düzetilmesi için bazı yaklaşımlar vardır: Normal gen spesifik olmayan bölgeye işlevsel olmayan geni değiştirmek için yerleşebilir, anormal ve normal gen homolog rekombinasyonla yer değiştirebilir anormal gen reverse mutasyonla tamir edilebilir ve ilgili genin regülasyonu sağlanabilir.(Genin anlatımı arttırılır veya azaltılır ya da gen tamamen kapatılır.)
Gen terapinin başarılı bir şekilde sonuçlanması için, hastalık ile ilgili gen arasındaki ilişki iyi açıklanmalıdır. Hatalı gen belirlenmeli ve ilgili genin bir çalışma kopyası bulunmalıdır. Vücuttaki tedavi gerektiren spesifik hücreler tanımlanmalı ve erişilebilir olmalıdır. Aktarılacak gen için en uygun transfer yöntemi kullanılmalıdır.
Gen terapi iki hücre çeşidini hedef alır: Germ hücreleri veya somatik hücreler. Germ hücrelerine uygulanan gen terapisinde, fonksiyonel genler sperm ya da yumurtaya aktarılır ve genoma entegre olur. Dolayısıyla gen terapi sonucundaki değişimler kalıtılır ve gelecek nesillere geçer. Fakat mevcut yargılar, teknik zorluklar ve etik sebepler bu yöntemin uygulanmasını güçlendirmektedir. Somatik hücrelere uygulanan gen terapisinde, teröpatik genler hastanın bir somatik hücresine aktarılır. Değişimler ve etkiler hastanın ilgili bölgesinde olur, kalıtılmaz. Dolayısıyla gelecek nesillere geçmez.
Gen terapisindeki en önemli nokta genin aktarılmasıdır. Bunun için vektör adı verilen bir taşıyıcı molekül kullanılmaktadır. Gen aktarımında kullanılacak olan ideal vektör dokuya spesifik olmalı, ihtiyacımız olan büyüklükte bir ya da daha fazla geni etkili olarak hücreye taşıyabilmeli, immün sistem tarafından tanınmamalı ve yüksek konsantrasyonda saflaştırılmış olmalı, hastada alerjik reaksiyon ve influmasyona neden olmamalı ayrıca hasta haricinde çevre için de tehdit oluşturmamalı, hastanın hayatı boyunca gerektiği gibi eksprese edilmelidir. Vektör, ex-vivo ve in-vivo olarak iki şekilde transfer edilir. Ex-vivo, hastadan alınan hücrelerin kullanıldığı en yaygın yöntemdir. Dolayısıyla immün risk yoktur. İlk olarak normal genler vektörün içine klonlanır ardından genlerle defekte olmuş hücreler hastadan alınır ve genetik olarak tasarlanmış vektör ile karıştırılır. Son olarak transfekte hücreler laboratuvar koşullarında gerekli düzeltimler yapılarak hastaya geri verilir. In-Vivoda, hastadan alınan hücreler kullanılmaz. Normal geni içeren vektör, hastanın kanına direkt olarak enjekte edilir. Vektör, kan akışında hedef hücreyi arayıp bulur ve bağlanır. Şu anda kullanılan en umut verici vektör zararsız virüslerdir. Bilim insanları virüslerin sahip olduğu kapsülden kurtularak hedef hücreye girme kapasitesini teröpatik açıdan kullanıp viral genomu manipule ederek çalışan insan geni ile değiştirmeye çalışmışlardır. Bu değiştilmiş virüsler daha sonra genleri büyük bir verimle hücrelere aktarmak için kullanılabilir. Yani, virüse istenilen gen yerleştirilir ve hedef hücreye aktarılır. Bazıları konak hücreye girmez sadece ilgili geni genomuna entegre eder. Bazıları ise kılık değiştirir, konak hücreye bir protein molekülü gibi davranarak girer. Eğer transfekte gen, doğru bölgedeyse önceden eksik olan veya değiştirilen proteini yapmak için hücreye gerekli talimatları verebilir. Gen terapi vektörü olarak kullanılan başlıca virüsler; Retrovirüsler, Adenovirüsler, Adeno-associated virüsler ve Herpes simplex virüslerdir. Her birinin yapısı farklı olup kendi aralarında avantaj ve dezavantajları vardır. Retrovirüsler, genetik materyali RNA olan virüs sınıfındadırlar. Sahip oldukları reverse transkriptaz enzimi ile DNA kopyalarını oluştururlar. Elde edilen bu kopyalar ise integraz enzimiyle konak hücreye entegre edilir. Fakat, integraz enziminin genomda rastgele bir pozisyon alma ihtimali ve insersiyonel mutageneze neden olabileceği gibi durumlar sorun teşkil etmiştir. Bu sorunların da kontrolsüz hücre bölünmesine yani kansere neden olabileceği görülmüştür. Araştırmacılar, Zinc finger nükleaz kullanarak ya da belirli bir kromozomun entegrasyon bölgesini yönlendirmek için beta globin lokus kontrol bölgesi gibi belirli dizileri dahil ederek bu sorunlara çözümler geliştirmeye başlamışlardır. Bu şekilde retroviral vektörlerle tedavi edilen hastalıklar arasında ADA eksikliğine bağlı SCID, X'e bağlı immün bozukluklar ve akciğer fonksiyonlarını etkileyen bir hastalık olan kistik fibrozis vardır. Adenovirüsler, DNA virusları sınıfındadır. Genlerin yanlış yerleştirilme sorununa bağlı olarak yapılan araştırmalarla bu virüs tiplerine yönelim olmuştur. Konakçı hücreye DNA moleküllerini entegre ederler. Genoma entegre olmaz, nükleusta serbest şekilde kalırlar. Retrovirüsten çok daha geniş bir konak hücre aralığına sahiptir. Yavaş bölünen hücrelere dahi entegre olabilir. Hastanın immün tepki yaratması dezavantajıdır. Adenoviral vektörlerle tedavi edilen hastalıklar arasında karaciğer ve yumurtalık kanseri vardır. Adeno-associated virüsler (AAVs), parvovirüs ailesine ait olup genetik materyali tek zincirli DNA'dır. %100 olarak 19. Kromozoma yerleşirler. Hastalık yapmama ve immün baskı oluşturmama özelliklerinin olduğu düşünüldüğünden araştırmacılar için umut vadetmektedir. Bilim insanları deney hayvanları üzerinde AAV aracılığıyla bir genetik sorunun çözüldüğünü göstermişlerdir bununla birlikte şu anki çalışmalar özellikle kalıtsal kan hastalıkları, hemofili, kas ve göz hastalıkları üzerinedir. Ayrıca, uzun sürede genoma eksprese olan nöronlar gibi bölünmeyen hücrelere de enfekte olabileceği düşünülerek beyin hücrelerine AAV vektörlerinin aktarılma çalışmalarına başlanmıştır. Adeno-associated virüslerin yükü kısıtlı olduğu için yalnızca iki gen taşıyabilirler bundan dolayı istenmeyen genetik hasarlara neden olabilirler çünkü bu virüsler direkt olarak konak hücre DNA'sına girer. Araştırmacılar 2008'de Amsterdam Molecular Therapeutics'te yayınladıkları bir makaleyle bu sorunun çözümüne yer vermişlerdir. Hiçbir viral genom içermeyen, yalnızca terapötik geni içeren genoma entegre olmayan bir rekombinat DNA oluşturmuşlardır ve bu rekombinat DNA hücreye verildiğinde halkasal bir form oluşturduğundan virüsün direkt alımı gerçekleşmeyecektir. Herpes simplex virüs (HSV), insan nörotropik virüsü olup genellikle sinir sisteminde gen aktarımında kullanılır. Büyük bir genoma sahip olduğundan birden fazla gen tek bir virüse girebilir dolayısıyla birden fazla gen kusurunun olduğu tedavilerde etkilidir. Birçok dokuyu enfekte edebilmesi (Kas, karaciğer, pankreas, sinir ve akciğer hücreleri) ideal vektör olmasındaki en büyük etkendir. Bulunan HSV-1 çeşidi, immün sistem tarafından reddedilmeyen nöronları enfekte edebilir. HSV-1'in antikorları insanda yaygındır, ancak herpes enfeksiyonlarına bağlı komplikasyonlar nadirdir.
Kullanılan viral yöntemlerin yanı sıra viral olmayan yöntemler de gen aktarımında kullanılmaktadır.. En basit non-viral yöntem direkt DNA'ya enjeksiyon yapılmasıdır. Klinik denemeler, çıplak DNA plazmidlerinin enjeksiyonuyla başarılı olarak gerçekleştirilmiştir. Çıplak PCR ürünleriyle de daha başarılı bir çalışma yapılmıştır. Elektroporasyon, sonoporasyon, manyetofeksiyon, gen silahları ve reseptör aracılı gen transferi non-virol yöntemlerdendir. Her bir yöntemin kendine göre avantaj ve dezavantajları vardır. Bu yöntemlerden en umut verici olan reseptör aracılı gen transferidir. Bu yöntem, spesifik proteinlerle veya lipozomlarla ya da her ikisiyle konjuge edilmiş DNA'yı içerir. Ex-vivo koşullarda DNA içeren bu lipozomlar endositoz yolla hücreye alınır ve sonra geçici bir ekzojen gen ekspresyonu oluşur. Ancak bu uygulamanın gerçekleşmesi için; endositozla alınan DNA'nın stabil entegrasyonu, DNA taşıma kapasitesinin arttırılması, trasfeksiyon verimi gibi faktörler önem arz etmektedir.
Son zamanlarda sentetik oligonükleotidlerin (hedef genlere özgü antisens kullanarak kusurlu genleri etkisiz hale getirmek için), lipoplekslerin (anyonik ve nötral lipidlerden oluşan) ve poliplekslerin (DNA ile polimerlerin oluşturduğu kompleksler) kullanıldığı kimyasal yöntemler ile DNA'nın hücreye girişi sağlanmıştır. Ayrıca 2 yada daha fazla tekniği birleştiren hibrit yöntemler de geliştirilmiştir. Örneğin, Vibrosomlar (liposomlar ile inaktive edilmiş HIV ya da Influenza’dan oluşur.) Bu yöntemin, lipozomal ya da viral mettotan daha etkili olduğu gösterilmiştir. Ayrıca araştırmacılar, suni bir kromozom tasarlamayı düşünmüşlerdir. Hedef hücrelere, çalışmaları etkilemeyen ve mutasyon yapmayan bir 47. kromozomu eklemeye çalışmışlardır. Bu kromozomun insanda doğal olarak bulunan 46. kromozoma otonom olması istenmiştir. Böylelikle vücutta doğal bir kromozom gibi davranacak ve immün sistemin saldırısına uğramayacaktır.
Gen terapisi için bazı hedef dokular vardır. Örneğin, Hematopoetik hücreler doku kültüründe ex-vivo olarak manipüle edilir. Hemoglobinopatiler, AIDS, kanser gibi hastalıkların tedavisinde kullanılabilir. Fakat insan hematopetik kök hücrelerine gen transferi zor bir yöntemdir. Çünkü, proliferasyon için yüksek potansiyele sahiptir ve retrovirus aracılı gen transferine direçlidir.Yine de genetik olarak modifiye edilmiş proliferatif hematopoetik hücrelerin kullanımı artmaya devam ediyor. Diğer hedef dokular arasında skeletal kas hücreleri (kas distrofillerinin iyileştirilmesi amacıyla), solunum yolu epitel hücreleri (kistik fibrozda solunum yetmezliği tedavisi.) ve MSS dokusu ( nörolojik bozuklukların tedavisi.) vardır.
Tüm bu yöntemlerin uygulanmasında herhangi bir alerjik reaksiyonların görülmemesi için taşıyıcı hücrelerin tasarlanması düşünülmektedir. Yani antijenik olmayan mikrokapsüller içinde ekzojen genlerin eksprese edilmesi amaçlanmaktadır. Bu yöntem “evrensel donör” hücre dizileri kullanılarak uzun süreli gen aktarımı vaat etmektedir.
Gen terapinin; az ömürlü olması, multigenik bozukluklar, insersiyonal mutagenez, viral vektörlerle ilgili problemler ve immün tepki yaratması gibi dezavantajları vardır. Bunların yanı sıra etik ve sosyal açıdan bakıldığında bazı soru işaretleri bulundurmaktadır. Bu nedenle tedavi uygulanmadan önce bazı önemli hususlardan emin olmak gerekir. Neyin normal neyin hasarlı olduğuna , hasarın hastalık olup olmadığına ve tedavi edilip edilemeyeceğine, tedavi sürecinin hasta kişinin hayatını azaltıp azaltmayacağına, somatik gen terapisinin germline gen terapisinden gerçekten daha mı etik olduğuna karar vermek gerekir. Bu hususların açığa kavuşturulmasıyla hastanın endişeleri azalacak ve etkili bir tedavi süreci olacaktır.
Çoğu bilim insanı gen terapi potansiyelinin genetik bilimi için en heyecan verici uygulama olduğuna inanmaktadır. Bu tedavinin yaygınlaşması belirtilen dezavantajların çözülmesine ve prosedürün sadeleşmesine bağlıdır. Gen terapi tıp alanıyla ilişkili olduğu için bilim adamları 20 yıl sonra genetik hastalıkların tedavisindeki son çarenin gen terapi olacağını düşünmektedir. Yani genlerin ilaç olarak kullanılması kaçınılmaz olacaktır. Ayrıca insan genom haritasının taslağı tamamlanmıştır dolayısıyla araştırmalar, her genin fonksiyonuna ve hastalıklarda rol oynayan kusurlu genlere odaklanmaktadır. Sonuç olarak, gen terapinin hayatımızı değiştireceğine inanılıyorsa, belki de kaderimiz gerçekten genlerimizdedir diyebiliriz.
Çeviren ve Derleyen: Büşra AKYOL
Kaynak ; https://pdfs.semanticscholar.org/52f5/3bee32da14bdf708ef3288456788711f7a74.pdf
İlginizi Çekebilecek Diğer Konular
En çok okunanlar
Sosyal Medyada Biyologlar
|25249||12587||5800||12467|
DUYURU
Arkadaşlar sayfamız için bilimsel haberleri İngilizce den Türkçe ye çevirecek gönüllü köşe yazarları arıyoruz. İletişim için firstname.lastname@example.org veya email@example.com adresine mail göndermeniz yeterli. Gönüllü takım arkadaşlarımızı bizimle yol almaya bekliyoruz.
Bize ulaşan bir çok e-maile cevap verdiğimiz halde bazı arkadaşlardan geri dönüş sağlanamamıştır. E.mailinizin Gereksiz e.postalar bölümünü mutlaka kontrol edin...