ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.01.2024
Просмотров: 73
Скачиваний: 1
СОДЕРЖАНИЕ
обусловлены нарушениями в процессах хранения, передачи и реализации генетической информации
ГЕН - наследуемая часть генома, оказывающая влияние на какой-либо фенотипический признак
ЛЕЧЕНИЕ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Причины генетических заболеваний:
Способ борьбы с генетическими изменениями:
генетический материал вводят только в соматические клетки и он не передается половым клеткам.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРУСНЫХ ВЕКТОРОВ
В частицах не содержится информации,
направляющей их прямиком в ядро
ПРЯМОЕ ВВЕДЕНИЕ ДНК-КОНСТРУКЦИЙ: БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ТРАНСФЕКЦИЯ
Коррекция дефекта клетки генными
модификациями этой же клетки путем
1.Восстановление функции «больного» гена
2.Подавление функции «больного» гена
Модификация гена с целью усиления иммунного ответа организма путем
3. Повышения иммунного ответа (иммунизация антигенов или аутологических клеток)
1-я стратегия – ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФУНКЦИИ ГЕНА
2 стратегия – ПОДАВЛЕНИЕ ФУНКЦИИ ГЕНА
содержат внутри себя антисмысловые участки и участки, осуществляющие ферментативную реакцию
Генная терапия опухолей. Потенциальные стратегии борьбы с раком:
ГЕННО-ИНЖЕНЕРНАЯ МОДИФИКАЦИЯ T-ЛИМФОЦИТОВ ДЛЯ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ РАКА
1. Доставка Т-лимфоцитов 1. Сложности с трансформацией
ГЕННАЯ
ТЕРАПИЯ
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГЕНОТЕРАПИИ
Начало ХХ века – возникновение учения негативной евгеники;
20-е годы ХХ века – обнаружена зависимость степени проявления действия гена от влияния внешней среды или генотипа; Н.К. Кольцов разрабатвает новое направление – евфеника;
1934 г. – С.Н. Давиденков выявил гетерогенность наследственных заболеваний, т.е. одно и то же фенотипическое проявление болезни может быть обусловлено мутациями в разных генах или разными мутациями внутри одного гена;
Годы после Второй мировой войны – дальнейшее развитие генетики, молекулярной биологии;
1980 г. – генетические опыты со стволовыми клетками крови на лабораторных животных;
1989 г. – первые опыты по генной терапии рака;
1995 г. – первый случай излечения наследственной болезни (недостаточность аденозиндезаминазы) методами генной терапии
НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
обусловлены нарушениями в процессах хранения, передачи и реализации генетической информации
НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ
ГЕННЫЕ
ХРОМОСОМНЫЕ
ХРОМОСОМНЫЕ
ПЕРЕСТРОЙКИ
ИЗМЕНЕНИЕ
ЧИСЛА
ХРОМОСОМ
МОНОСОМИЯ
ТРИСОМИЯ
МОНОГЕННЫЕ
ПОЛИГЕННЫЕ
МУЛЬТИ
ФАКТОРИАЛЬ -
НЫЕ
А -ДОМИНИРУЮЩИЕ
А - РЕЦЕССИВНЫЕ
Х - СЦЕПЛЕННЫЕ
У - СЦЕПЛЕННЫЕ
ТИПЫ НАСЛЕДОВАНИЯ
Болезнь в каждом поколении
Оба пола поражаются одинаково
Болезнь у гомозигот протекает тяжелее, чем у гетерозигот
Вероятность рождения больного ребенка, если болен один из родителей, равна 50%
Болезнь Хантингтона, полидактилия, витилиго, рак молочной железы I типа
аутосомно-доминантное
аутосомно-рецессивное наследование
Больной ребенок рождается у клинически здоровых родителей
Болеют братья и сестры
Оба пола поражаются одинаково
Если больны оба супруга, то все дети будут больными
Болезни обмена веществ – муковисцидоз, фенилкетонурия, гемохроматоз и др.
Х-сцепленное наследование
Болеют только мальчики по линии матери (зависит от наследования)
Больной мужчина не передает заболевание, но все его дочери являются носительницами
В браке женщины-носительницы с больным мужчиной 50% дочерей и 50% сыновей больны
Гемофилия, дальтонизм, недостаточность Г-6-ФД, мукополисахаридоз II типа
ПОНЯТИЕ ГЕНА
ГЕН - это ограниченный участок геномной ДНК (или РНК для некоторых вирусов), отвечающий за определенную и специфическую функцию
ГЕН - наследуемая часть генома, оказывающая влияние на какой-либо фенотипический признак
ГЕНЫ
Регуляторные
Белок-кодирующие
РНК-кодирующие
Структурные гены
СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ ДНК
Формирование двойной спирали происходит за счет водородных связей расположенных друг против друга оснований.
Аденин взаимодействует с тимином образуя "слабую связь" (две водородных связи), а гуанин с цитозином образуя "сильную связь" (три водородных связи).
СХЕМА ГЕНА ЭУКАРИОТ
ЛЕЧЕНИЕ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Симптоматическое лечение проявлений болезни (диета при фенилкетонурии)
Замещающая терапия (введение белка свертываемости крови при гемофилии)
Трансплантация органов и тканей
Хирургическое вмешательство
И др.
МНОГОКРАТНОЕ ДОРОГОЕ
СИМПТОМАТИЧЕСКОЕ ЛЕЧЕНИЕ
МАЛООЭФФЕКТИВНО!
КОНЦЕПЦИЯ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
Причины генетических заболеваний:
мутация в зародышевой линии клеток, которая передается по наследству при наследственных заболеваниях, соматическая мутация, которая вызывает, например, рак, появления в клетке чужеродного генетического материала, например, в результате вирусной инфекции.
Способ борьбы с генетическими изменениями:
искусственное введение в пострадавшую клетку новой генетической информации, призванной поправить ту, с которой связана болезнь
Наиболее радикальный способ борьбы с разного рода заболеваниями, вызываемыми изменениями генетического содержания клеток - исправление или уничтожение самой генетической причины заболевания, а не ее следствий
ГЕННАЯ ТЕРАПИЯ: подходы
фетальная генотерапия:
чужеродную ДНК вводят в зиготу или эмбрион на ранней стадии развития; при этом ожидается, что введенный материал попадет во все клетки реципиента (и даже в половые клетки, обеспечив тем самым передачу следующему поколению) соматическая генотерапия:
генетический материал вводят только в соматические клетки и он не передается половым клеткам.
Технология in vivo – локальное введение генетической информации
Технология ex vivo – трансплантация собственных клеток организма:
МЕТОДЫ ДОСТАВКИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
ВИРУСНЫЕ СИСТЕМЫ | ||
Аденовирусные векторы | Ретровирусные векторы | Герпесвирусные векторы |
Основные методы доставки новых генов:
Биологические (на основе векторных систем)
Химические
Физические (безвекторный перенос).
ФИЗИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ | |
Баллистическая трансфекция комплексом ДНК-вольфрам/золото | Электротрансфекция ДНК |
НЕВИРУСНЫЕ СИСТЕМЫ | |||
ДНК-белок | ДНК в составе липосом | Чистая ДНК | ДНК в плазмиде |
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРУСНЫХ ВЕКТОРОВ
ПЛЮСЫ
эффективно переносят гены как в делящиеся, так и в неделящиеся клетки не встраиваются в геном, обеспечивают высокие титры рекомбинантного вируса и высокий уровень экспрессии вводимых генов
МИНУСЫ
вызывают неспецифическое воспаление и антивирусную реакцию клеточного иммунитета, что сокращает длительность экспрессии до недель или месяцевАденовирусные векторы
Ретровирусные векторы
ПЛЮСЫ
эффективное встраивание чужеродной ДНК в геном и постоянство генетических изменений
МИНУСЫ
встраиваются только в делящиеся клетки могут вызывать инсерционные мутации дают сравнительно низкие титры рекомбинантного вируса, а экспрессия встроенного гена часто уменьшается до очень низкого уровня через несколько месяцев
ГЕНОМ РЕТРОВИРУСОВ
Компоненты начала сборки вируса
ψ
ψ
«ПАКУЮЩИЕ ЛИНИИ»
Выделение терапевтического гена в контексте регуляторных последовательностей с использованием метода полимеразной цепной реакции (ПЦР).
Выбор или создание векторной ДНК, удовлетворяющей поставленной цели.
Выделение или искусственный синтез регуляторных элементов.
Лигирование фрагментов ДНК (ДНК вектора, гена, регуляторных элементов, маркерных участков) в нужной последовательности и ориентации.
Клонирование конструкции в оптимальных клетках и отбор рекомбинантных клонов.
Проверка эффективности экспрессии гена и свойств его продукта.
НЕДОСТАТКИ ВИРУСНЫХ СИСТЕМ
Малое количество псевдовирусных частиц
Прониквение ретровируса в клетку носит строго рецепторное взаимодействие
Зависимость экспрессии генов от положения в клетке
ЛИПОСОМЫ
Комплексы липосома-ДНК положительно заряжены
Облегченное проникновение через билипидный слой
Но!
В частицах не содержится информации,
направляющей их прямиком в ядро
ПУТИ РЕШЕНИЯ:
Коньюгация липосом с антителами или лигандами (например, с трансферрином)Коньюгация липосом с вирусными частицами (например, вирус Сендай)
Создание «суперлипосом» (комплекс липосома-антитела-вирус)
Создание вирусом (вирусные частицы, содержащие векторные молекулы нуклеиновых кислот, целиком заключенные в липосомы разнообразной структуры )
ПРЯМОЕ ВВЕДЕНИЕ ДНК-КОНСТРУКЦИЙ: БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ТРАНСФЕКЦИЯ
А - дробовое ружье: 1 - пороховой заряд, 2 - войлочный пыж, 3 - дробь;
Б - пороховой ускоритель Клейна и Стэнфорда: 1 - пороховой заряд, 2 - макроноситель (аналог пыжа), 3 - микрочастицы вольфрама, несущие вводимую ДНК, 4 - стопорная диафрагма для остановки микрочастиц:
В - ускоритель Колесникова: 1 - заряд гремучей ртути, 2 - макроноситель, 3 - смесь микрочастиц золота и вольфрама, покрытых вводимой ДНК,
4 - стопорная диафрагма для остановки микрочастиц, 5, 6 - сетчатые диафрагмы для удаления частей разрушенного макроносителя и дезинтеграции конгломерата микрочастиц соответственно
КЛЕТКИ - СРЕДСТВА ДОСТАВКИ
Гематопоэтические стволовые клетки – клетки-предшественники зрелых клеток крови;
Гепатоциты - дифференцированные и неделящиеся (в обычных условиях) клетки печени;
Астроциты – первичные клетки нервной системы;
Фибробласты – первичные клетки кожи;
Фетальные стволовые клетки
ТРИ СТРАТЕГИИ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
Коррекция дефекта клетки генными
модификациями этой же клетки путем
1.Восстановление функции «больного» гена
2.Подавление функции «больного» гена
Модификация гена с целью усиления иммунного ответа организма путем
3. Повышения иммунного ответа (иммунизация антигенов или аутологических клеток)
1-я стратегия – ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФУНКЦИИ ГЕНА
Таргетинг - встраивание генотерапевтической конструкции в определенное место генома
Пополняющая генная терапия - введение здоровых генов при условии сохранения в клетке больного гена
Использование одноцепочечных олигонуклеотидов – создание дополнительных водородных связей обуславливает способность ингибировать транскрипцию за счет перекрывания сайтов связывания транскрипционных факторов
2 стратегия – ПОДАВЛЕНИЕ ФУНКЦИИ ГЕНА
Антисмысловая РНК - получаемый искусственно или природный полирибонуклеотид, комплементарный определенной мРНК и подавляющий ее биологическую активность за счет образования с ней дуплекса, что препятствует трансляции мРНК на рибосомах
РИБОЗИМЫ
содержат внутри себя антисмысловые участки и участки, осуществляющие ферментативную реакцию
АПТАМЕРЫ
небольшие молекулы нуклеиновых кислот, которые могут выполнять функции высокоспецифичных рецепторов низкомолекулярных органических соединений