Гендік терапия

Содержание

Слайд 2

Гендік терапия − ақау генді алмастырып немесе қапына келтіріп, толық гендік

Гендік терапия − ақау генді алмастырып немесе қапына келтіріп, толық гендік

өнімді экспрессиялайтын және мутантты немесе бөтен геннің жұмысын бұғаттау қабілетіне ие генетикалық құрылымды ағзаға енгізу арқылы гендегі ақауларды емдеудегі биомедициналық технология жиынтығы.
Гендік терапия молекулалық биологияның, гендік және жасушалық инженерияның, сонымен қатар ақпараттық технологияның жетістіктеріне негізделген.
Слайд 3

Гендік терапия әдісі бойынша бірінші клиникалық сынақтар 1989 жылы 22 мамырда

Гендік терапия әдісі бойынша бірінші клиникалық сынақтар 1989 жылы 22 мамырда

прогрессияланушы меланома жағыдайында ісік-инфильтрлеуші лимфоциттерді генетикалық маркирлеу мақсатында жүргізілді.
Тұқымқуалайтын ауыр иммунодефицит гендік терапия әдістері қолданылған алғашқы тұқымқуалаушы ауру ретінде табылды. Ол аденозиндезаминаза геніндегі мутациямен шартталған. 1990 жылы 14 қыркүйекте Френч Андерсонның жетекшілігімен осы аурумен ауыратын төрт жастағы қызға оның өзінің лимфоциттері тасымалданды.
Слайд 4

Гендік терапияның түрлері Нәрестелердегі генотерапия Терапияның бұл түрінде генетикалық құрылымды зиготаға

Гендік терапияның түрлері
Нәрестелердегі генотерапия
Терапияның бұл түрінде генетикалық құрылымды зиготаға немесе эмбрионға

дамудың ерте сатысында енгізеді (in utero жағдайында гендерді енгізу). Енгізілген материал реципиенттің барлық жасушасына түседі деп күтіледі (келесі ұрпаққа тасымалдай отырып,тіпті жыныс жасушаларына да түседі).
Соматикалық генотерапия
Бұл әдісте генетикалық материалды тек соматикалық жасушаға енгізеді және ол жыныс жасушаларына берілмейді. Соматикалық гендік терапияда генетикалық конструкция жүйелі түрде − in vivo (вена ішілік, бұлшықет ішілік) және локальды − in situ (тамырлар, мүшелер, ісіктер) енгізіледі және терапевтік хаттаманың негізін құрайды.
Слайд 5

Ағзаға терапевтік құрылымды енгізу әдістері In vivo технологиясы (қан арқылы жүйелі

Ағзаға терапевтік құрылымды енгізу әдістері
In vivo технологиясы (қан арқылы жүйелі енгізу)

әзірше практика жүзінде жүзеге асқан жоқ.бұл потенциалды нысана –ұлпаның көптігімен туындаған терапевтік хаттамаларды жасаудағы қиыншылықтармен байланысты (тері, бұлшықет, өкпе, ми, бауыр, қан жасушасы, т.б.). Әртүрлі нысаналардың көптүрлігі генетикалық құрылымды жеткізудің арнайы және эффективті жүйесін құрастыруды талап етеді.
In situ жағдайындағы гендік терапия. Бұл технология генетикалық құрылымның локальды тасымалдануына негізделген.
Ex vivo жағдайындағы гендік терапия. Бұл технология науқастың өзінің жасушасының трансплантациялануына негізделген. Бұл әдісте ағзадан жасушаны алып, оған қажетті генетикалық ақпаратты енгізіп сосын сол ағзаға қайтан енгізеді.
Слайд 6

in situ жағдайындағы гендік терапияға мысалы: Тыныс жолының эпителиіне аденовирустық вектор

in situ жағдайындағы гендік терапияға мысалы:
Тыныс жолының эпителиіне аденовирустық вектор құрамы

арқылы терапевтік генді локальды енгізуге негізделген мусковисцидоздың гендік терапиясы;
Қатерлі жаңа түзіліске терапия жасау жағдайында ісік массасына гендік инженерлік құрылымды енгізу.
Бұл енгізу әдісіне екі жағдай қажет: біріншісі нысана-жасуша оңай қолжетімді болуы керек, екіншісі генетикалық құрылым арнайы тікелей нысана-жасушаға еніп, ұзақ уақыт бойы және жоғары деңгейде терапевтік генді экспрессиялай алуы тиіс.
Слайд 7

Слайд 8

ex vivo жағдайында стратегия жүзеге асу үшін генетикалық ақпаратты тасымалдау құралы

ex vivo жағдайында стратегия жүзеге асу үшін генетикалық ақпаратты тасымалдау құралы

ретінде аутогендік біріншілік жасушалар қолданылуы мүмкін (бластоциттер). Бірінші тәжірибе біріншілік астроциттермен жүргізілді, олар ересек донордан алынып, трансфецирленген жәнесодан кейін орталық жүйке жүйесінің ұлпасына орналастырылған, ол жерде бұл жасушалар енгізілген геннің ұзақ экспрессиясын бір қалыпты ұстап тұрған.
Слайд 9

Фибробласт өте жақсы суррогат жасуша ретінде табылған. Олар культурада ұзақ пролиферациялану

Фибробласт өте жақсы суррогат жасуша ретінде табылған. Олар культурада ұзақ пролиферациялану

қабілетіне ие, донорларда іріктеу үшін оңай қолжетімді, енгізілген геннің экспрессиясы толық қанды жүреді. Соңғы жылдары гендік терапиядағы әртүрлі аурулар үшін фибробласттарды қолдануға бағытталған көптеген тәжірибелер жүргізілген.
Слайд 10

Ағзаның кез келген ұлпасымен жоғары сәйкестігі дін жасушаларының негізгі ерекшелігіне жатады.

Ағзаның кез келген ұлпасымен жоғары сәйкестігі дін жасушаларының негізгі ерекшелігіне жатады.

Яғни енгізілген генетикалық құрылымның ұзақ мерзімді экспрессиясын ұстап тұру және дің жасушаларының ұзақ тіршілік етуін көрсетеді.
Слайд 11

Гендік терапиялық құралдардың емдік әсерінің жетістіктері ПОЗИТИВТІ ГЕНДІК ТЕРАПИЯ Позитивті гендік

Гендік терапиялық құралдардың емдік әсерінің жетістіктері
ПОЗИТИВТІ ГЕНДІК ТЕРАПИЯ
Позитивті гендік терапия экспрессиясы

жеткіліксіз немесе толықтай жойылған геннің функциясын қалпына келтіруге бағытталғана. Көп жағдайда позитивті гендік терапияның әртүрлі әдістері зақымдалған генді түзетуге бағытталған.
Слайд 12

1. хромосомалық ДНҚ деңгейінде генді түзету Геннің функциясын оны алмастыру арқылы

1. хромосомалық ДНҚ деңгейінде генді түзету
Геннің функциясын оны алмастыру арқылы немесе

қосарлану арқылы қалпына келтіру. Бұндай әдіс рецессивтік тұқымқуалаушылық ауруларды емдеу кезінде қолданылуы мүмкін.
Химерлік олигонуклеотидтерді пайдалану арқылы генетикалық ақауларды репарациялы түзету.
2. Енгізілген геннің хромосомадан тыс экспрессиясы
Хромосомалық ДНҚ деңгейінде геннің ақауларын түзетумен байланысты әдістемелік қиыншылықтар және жасушаның генетикалық ақпаратқа араласуын болжай алмаушылық позитивті гендік терапияның осы бағытының дамуын тежейді. Осыған байланысты хромосомадан тыс экспрессиялана алатын немесе хромосоманың арнайы орындарына орналаса алатын қалыпты функционалды белсенді генді ағза жасушасына егізу әдістері жақсы дами бастады.
Слайд 13

Химеропласт

Химеропласт

Слайд 14

Сайт-спецификалық гомологиялық рекомбинация процесіндегі химеропластарды пайдалану арқылы генетикалық ақауды түзету

Сайт-спецификалық гомологиялық рекомбинация процесіндегі химеропластарды пайдалану арқылы генетикалық ақауды түзету

Слайд 15

Химеропластияны жүргізу кезінде туындайтын негізгі мәселелерге жатады: Белгілі бір ақаудың молекулалық-генетикалық

Химеропластияны жүргізу кезінде туындайтын негізгі мәселелерге жатады:
Белгілі бір ақаудың молекулалық-генетикалық сипаты

және оны анықтау;
Арнайы химеропластты құрастыру;
Химеропласттың рекомбиназалық белоктармен байланысуы үшін жағдай жасау;
Репарация жүйесін қосу.
Слайд 16

ТФО қатысуымен ДНҚ-ның үшіншілік құрылымын қалыптастыру

ТФО қатысуымен ДНҚ-ның үшіншілік құрылымын қалыптастыру

Слайд 17

Псораленмен бірге тігілген триплекс-түзуші олигонуклеотидтер

Псораленмен бірге тігілген триплекс-түзуші олигонуклеотидтер

Слайд 18

ТФО-индуцирленген рекомбинация

ТФО-индуцирленген рекомбинация

Слайд 19

Бір тізбекті және екі тізбекті ДНҚ-фрагменттерінің қатысуымен болатын гомологиялық рекомбинация нұсқалары

Бір тізбекті және екі тізбекті ДНҚ-фрагменттерінің қатысуымен болатын гомологиялық рекомбинация нұсқалары

Слайд 20

Енгізілген геннің хромосомадан тыс экспрессиясы Ағза жасушасына хромосоманың арнайы орындарына орналасып,

Енгізілген геннің хромосомадан тыс экспрессиясы
Ағза жасушасына хромосоманың арнайы орындарына орналасып, хромосомадан

тыс экспрессиялана алатын қалыпты функционалды белсенді генді енгізу әдісі жақсы дамуда.
Слайд 21

Хромосомадан тыс гендік терапияның жасалуына мынандай білімдерді игеру әсерін тигізді: Тұқымқуалайтын,

Хромосомадан тыс гендік терапияның жасалуына мынандай білімдерді игеру әсерін тигізді:
Тұқымқуалайтын, онкологиялық,

басқа ауруларға жауапты геннің біріншілік құрылымы туралы;
Осы гендердің метаболизмдегі қызметі мен рөлі туралы;
Хромосомадағы геннің орналасуы мен оны қоршағандар туралы (реттеуші элементтердің болуы).
Слайд 22

Рекомбинанттық ДНҚ технологиясының кезеңдері: 1. Реттеуші тізбегінен терапиялық генді бөліп алу.

Рекомбинанттық ДНҚ технологиясының кезеңдері:
1. Реттеуші тізбегінен терапиялық генді бөліп алу. Қазіргі

таңда бұл кезең полимеразалық тізбектік реакция әдісін пайдаланудың арқасында әлдеқайда жеңілдетілді.
2. Қойылған мақсатты қанағаттандыратын векторлық ДН-ны құрау немесе таңдау.
3. Реттеуші элементтерді бөліп алу немесе жасанды синтездеу.
4. Қажетті тізбекте және бағытта ДНҚ фрагменттерін лигирлеу.
5. Оптималды жасушада конструкцияны клондау және рекомбинантты клондарды іріктеу.
6. Ген экспрессиясының әсерін және оның өнімінің қасиетін тексеру.
Слайд 23

Трансфекция мыналарды қолдану арқылы жүруі мүмкін: таза («жалаңаш» - ағылш. naked)

Трансфекция мыналарды қолдану арқылы жүруі мүмкін:
таза («жалаңаш» - ағылш. naked) ДНҚ-ны;
Сәйкес

плазмидаға салынған ДНҚ –ны немесе комплекстелгенДНҚ-ны (тұздармен, белоктармен,органикалық полимерлермен байланысқан плазмидалық ДНҚ );
Репликация қабілетінен айырылған вирустық бөлшектердің құрамындағы ДНҚ
Слайд 24

Геннің векторлық тасымалы Соматикалық генотерапия тәжірибелері кезінде көбінесе вирустық векторлар қолданылады.

Геннің векторлық тасымалы
Соматикалық генотерапия тәжірибелері кезінде көбінесе вирустық векторлар қолданылады.
Ретровирустық вектор.

Ретровирустар (сем. Retroviridae) –геномы жасуша геномына енетін инфекциялық агентте, ол оның қатерлі трансформациясына әкеледі.
Ретровирус геномы өлшемі 7,5 м.н.н болатын екі РНҚ молекуласынан тұрады, олар мРНҚ түрінде ұйымдасқан.
Слайд 25

Ретровирустың провирусының құрылымдық ұйымы 5’-LTR – транскрипцияның реттеуші сигналын алып жүретін

Ретровирустың провирусының құрылымдық ұйымы
5’-LTR – транскрипцияның реттеуші сигналын алып жүретін ұзын

соңғы қайталау;
3’-LTR – полиаденилдеуді алып жүретін тізбек;
y+ - вирустық РНҚ-ны қаптау үшін қажетті пси+ тізбегі;
gag – ішкі капсидтің құрылымдық белогын кодтаушы белок;
pol – кері транскриптазаны кодтаушы ген;
env – қабықша белогын кодтаушы ген.
Слайд 26

Вектор құрастыруға арналған ДНҚ ретровирусының модификациясы y+ - қаптаушы сигнал; Neo

Вектор құрастыруға арналған ДНҚ ретровирусының модификациясы
y+ - қаптаушы сигнал;
Neo - селективті

маркер;
Р –Neo транскрипциясына арналған вирустық промотор
Слайд 27

Ретровирустық векторды қаптауға арналған «Пакующий» жасушалық линия

Ретровирустық векторды қаптауға арналған «Пакующий» жасушалық линия

Слайд 28

Аденовирустық векторлар. Аденовирустар (сем. Adenoviridae, род Mastadenovirus) − кең тараған ДНҚ-сы

Аденовирустық векторлар. Аденовирустар (сем. Adenoviridae, род Mastadenovirus) − кең тараған ДНҚ-сы

бар вирустар, клиникалық көріністің полиморфизмімен сипатталатын ауруларды тудырады.
Бұл вирустар асқазан-ішек жолы,конъюктивтер, бұлшықет жасушасы, бас ми жасушаларының, жоғары тыныс жолдарының шырышын зақымдауға қабілетті.
Слайд 29

Аденовирус геномының құрылыдық ұйымы Е1 – трансформацияға арналған критикалық аймақ; Е1А

Аденовирус геномының құрылыдық ұйымы
Е1 – трансформацияға арналған критикалық аймақ;
Е1А –

транскрипцияны реттеуші;
Е1В – р53 жасушалық белогын байланыстырушы трансформациялаушы антигенді кодтайды;
Е2В – ДНҚ-полимеразаны кодтайды;
Е2А – ДНқ-байланыстырушы белокты кодтайды;
Е3 – репликацияға қажетті өнімді және I кластағы HLA молекуласымен байланысатын өнімді кодтайды;
Е4 – ядролық матрикспен байланысатын өнімді кодтайды; ITR –100 н.ж. тұратын инверттелген соңғы қайталамалар
Слайд 30

Вирустық емес векторлар. Тасымалдаудың вирустық емес жүйесін құрастыру үшін мобильдік элементтердің

Вирустық емес векторлар. Тасымалдаудың вирустық емес жүйесін құрастыру үшін мобильдік элементтердің

тізбектері-транспозондар қолданылуы мүмкін.
Бұл мақсат ү шін алғаш рет арқан балықтың геномынан бөлініп алынған транспозон SB (Sleeping Beauty) қолданылды. Бұл транспозон әртүрлі ағзаның жасушасына оны енгізуге мүмкіндік беретін қожайын жасушасында қандай да бір транспозиция факторының болуын қажет етпейді.
Слайд 31

Гендік терапияда транспозонды пайдалану арқылы терапиялық генді жеткізу схемасы

Гендік терапияда транспозонды пайдалану арқылы терапиялық генді жеткізу схемасы

Слайд 32

Липосомалардың көмегімен генді тасымалдау Липосомалар – бір немесе бірнеше биқабатты мембранадан

Липосомалардың көмегімен генді тасымалдау
Липосомалар – бір немесе бірнеше биқабатты мембранадан түзілген

микроскопиялық фосфолипидтік везикулалар, олар химиялық препараттарды, белоктарды, пеептидтерді, ДНҚ, антимағыналы олигонуклеотидтерді тасымалдауға арналған тасымалдаушы құрал болып табылады.
Слайд 33

Липосомаларға келесілей қасиеттер тән: Биосәйкестік; Қосылған заттарды қорғау; Гидрофобтық және гидрофильдік

Липосомаларға келесілей қасиеттер тән:
Биосәйкестік;
Қосылған заттарды қорғау;
Гидрофобтық және гидрофильдік қосылыстарды тасымалдау мүмкіндігі;
Нысана-жасушаның

цитоплазмасына қосылыстарды тасымалдау қабілеті.
Слайд 34

Иммунолипосома

Иммунолипосома

Слайд 35

ДНҚ құрылымды нысана жасушаға трансфекцияның физикалық әдістерінің көмегімен, мысалы электротрансфекцияның көмегімен

ДНҚ құрылымды нысана жасушаға трансфекцияның физикалық әдістерінің көмегімен, мысалы электротрансфекцияның көмегімен

тура енгізу.
Бұл әдіс электропорациямен -жасуша мембранасында поралардың пайда болумен тікелей байланысты.
Жоғары кернеудегі (0,5-15 кВ/см, жасуша типіне қарай) және әртүрлі ұзындықтағы электр өрісі импульсының жасушаға әсері кішкентай иондар, төмен және жоғары молекулалы заттар үшін плазматикалық мембрананың өтккізгіштігінің кері артуына әкеліп соғатындығы анықталды.
Слайд 36

Ұлпаға генетикалық терапиялық құрылымдарды енгізудің басқа физикалық әдісі − «гендік пушканы»

Ұлпаға генетикалық терапиялық құрылымдарды енгізудің басқа физикалық әдісі − «гендік пушканы»

қолдану арқылы жүретін трансформацияның баллистикалық әдісі.

Гендік пушка

Слайд 37

НЕГАТИВТІ ГЕНОТЕРАПИЯ Инфекция немесе ісіктік трансформация кезінде ауру көбіне қалыпты жасушаға

НЕГАТИВТІ ГЕНОТЕРАПИЯ
Инфекция немесе ісіктік трансформация кезінде ауру көбіне қалыпты жасушаға тән

емес геннің артық қызметінің нәтижесінде туындайды.
Бұндай жағдайда гендік терапия жоғары активті генді басуға немесе ауру геннің қызметін генетикалық құрылымды жасушаға енгізу арқылы басып тастауға бағытталған.
Слайд 38

мРНҚ деңгейінде ген қызметін басып тастау Антисенс РНҚ терапия. мРНҚ деңгейінде

мРНҚ деңгейінде ген қызметін басып тастау
Антисенс РНҚ терапия. мРНҚ деңгейінде геннің

жұмысын басып тастайтын құрылымды жасушаға енгізе отырып,негативтік генді басып тастауға болады.
Бұл экспрессияның көмегімен ақау геннің мРНҚ-сына комплементарлы-антисенс РНҚ-ның синтезін қамтамасыз ететін құрылымның жасушасында жүзеге асуы мүмкін.
Слайд 39

Антимағыналы РНҚ арқылы терапия 1978 жылы 13 қалдықтан тұратын Раус саркомасы

Антимағыналы РНҚ арқылы терапия
1978 жылы 13 қалдықтан тұратын Раус саркомасы вирусының

матрицалық РНҚ-сына комплементарлы олигонуклеотид вирустың репликациясын ингибирлей алатындығы көрсетілді.Бұндай синтетикалық РНҚ антимағыналы деп аталынды.
Слайд 40

Рибозимді пайдалану арқылы жүретін гендік терапия мРНҚ деңгейінде ген экспрессиясын басып

Рибозимді пайдалану арқылы жүретін гендік терапия
мРНҚ деңгейінде ген экспрессиясын басып тастаудың

тағы бір әдісі болып ферментативтік қасиетке ие РНҚ рибозимдерді пайдалану табылады.
Гендік терапияда рибозимдерді пайдаланудың артықшылығын мынадан байқауымызға болады, яғни антимағыналы РНҚ-мен салыстырғанда жасушаға сол бір мРНҚ-ны ыдыратуға бағытталған белгілі бір рибозимді кодтайтын құрылымды енгізу бірнеше рет енгізуді қажет етпейді.
Слайд 41

қтРНҚ-ның гендік терапиясы мРНҚ деңгейінде негативті генотерапияның басқа әдісі геномға келетін

қтРНҚ-ның гендік терапиясы
мРНҚ деңгейінде негативті генотерапияның басқа әдісі геномға келетін

қауіптен және вирустардан қорғау механизмі негізінде құрастырылған.
Вирустармен зақымдану нәтижесінде жасушада қос тізбекті РНҚ-ның белгілі мөлшері түзіледі (қтРНК).
қтРНҚ гомологиялық рекомбинация нәтижесінде ген экспрессиясының бұғатталуына әкелетін процестерді белсендіреді. Бұл механизм РНҚ интерференция деген атауқа ие болды.
Слайд 42

қтРНҚ-ныңИсточником днРНК могут быть: Геномы қтРНҚ түріндегі вирустар; Геномы бір тізбекті

қтРНҚ-ныңИсточником днРНК могут быть:
Геномы қтРНҚ түріндегі вирустар;
Геномы бір тізбекті РНҚ түріндегі

вирустар, бір тізбекті РНҚ-ның репликациялануының нәтижесінде қтРНҚ түзіледі;
қтДНҚ- ДНҚ-ның екі әртүрлі тізбегінің транскрипция өнімінің комплементарлы қосылуының нәтижесінде қтРНҚ түзілуі мүмін.
Слайд 43

РНҚ интерференция механизмі

РНҚ интерференция механизмі

Слайд 44

Белок деңгейінде ген функциясын басып тастау Жасушаішілік иммундау. Белок деңгейінде ген

Белок деңгейінде ген функциясын басып тастау
Жасушаішілік иммундау.
Белок деңгейінде ген функциясын

басып тастаудың бір әдісі.
«Жасушаішілік иммундау» терминін нобель лауреаты Дэвид Балтимор ұсынған болатын.
Жасушаішілік иммундау екі әдіс арқылы жүзеге асуы мүмкін: қажет емес белокты бейтараптауға арналған антиденені экспрессиялаушы генетикалық құрылымды жасушаға енгізу және өзінің антиденесін енгізу.
Слайд 45

Бір тізбекті антидене нұсқалары

Бір тізбекті антидене нұсқалары

Слайд 46

Гендік түзетуі клиникалық сынақтар (КИ)сатысындағы, эксперименттік талдаулар (ЭР)сатысындағы және қағида түрінде мүмкін (ПВ) тұқым қуалайтын аурулар

Гендік түзетуі клиникалық сынақтар (КИ)сатысындағы, эксперименттік талдаулар (ЭР)сатысындағы және қағида түрінде

мүмкін (ПВ) тұқым қуалайтын аурулар
Слайд 47

3 кесте Онкологиялық ауруларды гендік түзетудегі негізгі әдістер

3 кесте Онкологиялық ауруларды гендік түзетудегі негізгі әдістер

Слайд 48

Слайд 49

Слайд 50