GENETİK TEDAVİ

GEN TEDAVİSİ
Prof.Dr.Öztürk ÖZDEMİR
Nisan 2006
GEN TEDAVİSİ
 Kalıtsal geçişli bir hastalığın gen düzeyinde
yapılan onarımlarla ortadan kaldırılmasına
“gen tedavisi - gene therapy” adı verilir.
 İki şekilde yapılır;
a- Biyosentez
b- Terapi
Gen Tedavisi
Bir kişinin hastalığını tedavi
etmek yada durumunu
iyileştirmek amacı ile
hücrelerinin genetik
modifikasyona uğratılması
işlemi.
Gen Tedavisi
Modifikasyonun etkisine ve modifiye
hücrelerin tiplerine göre;
1. Germline gen tedavisi
2. Somatik gen tedavisi
Germ hücreli gen Tedavisi
 Gamet/zigot/erken embriyo’ya yapılan genetik
modifikasyonlardır.
Somatik Gen Tedavisi
 Hastalığa yol açan doku veya spesifik hücrelerdeki
genetik sorunun düzeltilmesidir.
 İnsandaki tüm çalışmalar somatik hücrelerdeki
genetik bozukluğun düzeltilmesine yöneliktir
 Somatik hücreler çeşitli yollar ile modifiye edilebilir;




Gen artışı/eklenmesi
Gen değiştirme
Hedeflenmiş gen ekspresyonunun baskılanması
Hedeflenmiş spesifik hücrelerin öldürülmesi
A- BİYOSENTEZ

Eksik yada yanlış sentezlenen bir gen ürünün (protein) in vitro ortamda
sentezlenerek organizmaya verilmesi - eksikliğinin giderilmesini
amaçlar.
- Belli aralıklarla tekrarlanmayı gerektirir.
- Konak hücre, vektör ve besi ortamı gerektirir.
- Konak hücre olarak genellikle bir bakteri hücresi kullanılır
- Ökaryotik bir hücreye ait genin intron alt birimi içermemesine dikkat edilir.
- Sentez sonrası modifikasyonlar gereklidir:
1-Rekombine protein şeklinde sentezlenen peptidin CnBr (Siyanin Bromür) ile
muamelesi ile (methionin taşıması şartıyla) öncelikle non-rekombine hale getirilmesi,
2- Proteinin saflaştırılması,
3- Konsantrasyon analizi ve uygulamaya hazır hale getirilmesi ve
4- Pazarlama
ÜRÜNLER
I- Somatostatin (büyüme hormonu inhibitörü olarak)
II- Büyüme hormonu (büyüme geriliklerin giderlmesi, 3 derece ağır yanıkların
tedavisi)
III- Sinir sistemi inhibitörleri (Ağrı - acı ve stres durumunda tedavi edici olarak
kullanılır)
- Endorfinler (opioid peptitler)
- Enkefalinler(opioid peptitler)
IV- İnsülin(rekombine yolla elde dilen insülin preparatları diğerlerine oranla daha
avantajlıdır). A zinciri (21 aa) ve B zinciri (30 aa)
V- İnterferonlar (F- İnt, L-İnt), Viral immünyetmezliklerin tedavisi.
VI-İnterlökinler (çeşitli kanser grupları tedavisinde)
VII-Hemofilik faktör VIII
VIII-Ürokinaz
IX- Aşılar
GEN TEDAVİ YÖNTEMLERİ
Tedavi
I-Eksik proteinin verilmesi (antihemofilik protein)
II- Eksik vitamin - koenzim verilmesi
B6
B12
Biotin
D
Hastalık
Hemofilia
Sistinirua
Metilmalanisidemia
Propicidinemia
D-resistant riketsilar
III- Diyetden substrat çekmek
III-a.Amino asit;
Fenilalanin
Lösin, izolösin ve Valin
Methionin
Fenilketonuri
Maple Syrup Urine Disease
Homosistinuria
III-b. Karbonhidrat;
Galaktoz
Galaktozemia
Tedavi
Hastalık
III-c.Lipidler
Kolesterol
III-d. Total Protein
Kolesterolemia
Üre döngü defektleri
IV- Eksik ara ürün ilevesi
Kortizon
Adrenogenital sendromu
Cystein
Tiroksin
Uridin
Homosistinuria
Konjenital kretinizm
Orotik asidinemia
V- Koruyucu
VI- Hasta dokunun yenilenmesi
Böbrek transplantasyonu
Polikistik böbrek anomalisi
Korneal graft
Konjenital katarakt
Kemik iliği transplantasyonu
İmmünyetmezlikler
VII- Zararlı materyalin uzaklaştırılması (Dializ) Polikistik böbrek anomalisi
VIII- Hasta dokunun uzaklaştırılması (Kolektomi)
Poliposiz koli
B- GEN TERAPİSİ
I- Supressör tRNA aracılı tedavi
II- Demetilatörler / Hipermetilatörler aracılı tedavi
III- Gene replacement
A- Embriyonal hücre (Germline) tedavisi
B- Somatik hücre - doku tedavisi
C- Elemanları
1- Hasta-mutant genin ilgili hücre-dokudan uzaklaştırılması
2- Sağlıklı, non-mutant genin eldesi
3- Host hücre-dokuya vektör aracılı gen transferi
4- siRNA tedavisi
Gen Transferinde Kullanılan Vektörler
 Plazmid
 Bakteriyofaj
 Cosmid
 YAC
 Baculovirus
 BAC
 PAC
 Lentivirus **
Mikroinjection
5-10 kb
20 kb
50 kb
100 kb
150 kb
200 kb
250-300 kb
~ 100-200 kb
değişken
LENTİVİRUSLAR
 Gen tedavisinde vektör olarak kullanılmak üzere ( özellikle
somatik hücre gen tedavisinde)non-patojen hale getirilmiş
viruslara denir.
A- Adenovirus orijinli lentiviruslar (DNA) : 30 kb DNA
B- Retroviral lentiviruslar(RNA)
: 8 kb DNA kabul eder
C- Non-viral vekrörler (liposomlar vs)
LENTİVİRUS ARACILI GEN TRANSFERİNDE
BAŞARISIZLIK NEDENLERİ
1- Lizojeni zayıf olabilir
2- Düşük ekspresyon
3- Daha büyük (uzun DNA) gen transferi zor
4- Virusa karşı olası immün yanıt gelişebilir
5- Onkogenezis
GEN TEDAVİSİ YAPILAN GENETİK
HASTALIKLAR
Hastalık
Hedef hücre
Gen
SCID (ADA yetmezliği) Kemikiliği stem
adenosine deaminase
Hemophilia B
Hepatosit, deri fibroblast
Faaktör IX
Familial hypercholesterolemia Hepatosit
LDL reseptör
Cystic fibrosis
Solunumyolu epitel
CFTR
Malignant melanoma
Melanoma tümör
HLA B7
DMD
Myoblastlar
Dysrophin
Akciğer kanseri
Tümör
Normal p53
Beyin tümörü
Beyin
herpes timidine kinase
Ovum kenseri
Tümör
herpes timidine kinase
TEDAVİ EDİLMEK İSTENİLEN
HÜCRELER
 (Hedef dokular genellikle: Karaciğer, beyin,
kas, kemikiliği ve
eklemler olmaktadır)
Bunlar;
1- Kolay edinilebilir olmalı
2- Kültüre edilebilinmeli
3- Manipülasyonlara müsait- dayanıklı olmalı
4- Vücuda dönüşümleri kolay olmalı
5- Lentivirus transfeksiyonuna uygun olmalı
6- Replase sonrası olabildiğince uzun yaşamalı.
7- Bölünebilme potansiyeli yüksek olmalı (telomerik
DNA uzunlukları ideal olmalıdır).
1. Gen Artış Tedavisi
X geni
Hastalıklı hücreler
Normal fenotip
X geninin ürünü artar
 Fonksiyon kaybının olduğu durumlarda
 Örneğin, kistik fibröz
 BMD tedavisinde
 Kanser tedavisinde
 Tümöre karşı immün yanıtın arttırılması veya defektif tümör supressör
genin değiştirilmesi
2. Hedeflenmiş Gen Mutasyonunun
Düzeltilmesi
X geni
Hastalıklı hücreler
(mutant X geni)
Normal fenotip
(mutasyon fonksiyonel
gen ile düzeltilir)
 Fonksiyon kazandıran mutasyonu olan hastalıkların
tedavisinde
 “Gene replacement” tedavisi
4. siRNA tedavisi
Patojenik genin
ekspesyonunun
engellenmesi





siRNA komplementerlik tedavisi
Özellikle infeksiyon hastalıklarının tedavisinde
Kanserde aktive olmuş onkogenlerin baskılanmasında
Otoimmün hastalıklarda
Kalıtımsal hastalıklarda fonksiyonu artan mutant allelin
baskılanmasında
4a. Hastalıklı Hücrelerin Direkt
Öldürülmesi
Toksin geni
Hastalıklı hücreler
Eksprese olan toksin
tarafından hücreler öldürülür
Proilaç geni
Hastalıklı hücreler
İlaç
İlaç tarafından
hücreler öldürülür
Beyin tümöründe in vivo prodrug
ilaç yaklaşımı
•Retrovirusler Herpes simplex
Thymidine- kinase üretecek
şekilde yapılandırılır
•Vector-üreten hücreler tümöre
enjekte edilir, virüs sadece
bölünen tm hücresini enfekte
eder
•Prodrug Gancyclovir IV verilir
•HsTK + hücreler bunu toksik
gcv-triphosphat a dönüştürür
ve hücre ölür!
4b. İmmün Sistem Hücreleri Tarafından
Hastalıklı Hücrelerin Öldürülmesi
Antijen geni
Hastalıklı hücre
Sitokin geni
Hastalıklı hücre
hastalıklı olmayan hücre,
özellikle immün sistem hücresi
Artmış immün yanıttan
dolayı hastalıklı
hücrelerin öldürülmesi
Somatik Gen Tedavi Stratejileri
 Ex vivo gen tedavisi
 In vivo gen tedavisi
Hedef hc’lere başarılı terapötik genetik materyal aktarımı
(gen transferi)
ex vivo Gen Tedavisi
 Hastanın kendi
hücreleri kullanılır
(otolog)
 immun rxn gözlenmez
 pahalıdır
 Transfeksiyon
mümkün olduğu kadar
verimli olmalı
 Transgenin devamlı
ekpresyonuna ihtiyaç
vardır.
Ex Vivo Gen Tedavisi
in vivo Gen Tedavisi
 Hastanın vücudundaki
hücrelere genetik
manipulasyon yapılır.
 Düzeltici gen nasıl verilmeli?
 Retroviral vektörler
 İnsert’ün büyüklük
limitasyonu
 Güvenlik faktörleri
 Hedef hücrelerin aktif olarak
çoğalmaları gerekmekte
 Diğer seçenekler
 Çıplak DNA’nın enjeksiyonu
 Lipozomlar
 Partikül bombardımanı
İn vivo Gen Transferi
Non-Viral
-Plasmidler
-Oligonukleotitler
-Liposomlar
Viral
• -AV vektörler
• -AAV vektörler
• -Retro vektörler
Gen Transferinde
• Etkinlik
• Spesifiklik
• Uzun süreli ekspresyon
• İmmun yanıt
• Toksisite
1. Transfer vektörü
2. gag/pol
293T
3. Rev
Non-replikatif
Lentivirus
4. Zarf (VSV-G)