ژن درمانی

ژن درمانی عرصه ای جدید از دانش بشری است که در آن با استفاده از قابلیت های دانش مهندسی ژنتیک می توان تدبیر درمانی مناسبی برای شماری از بیماری های سرطانی و قلبی عروقی ارایه کرد. این روش درمانی بسیار جوان بوده و بیش از دو دهه از بکارگیری آن نمی گذرد. ژن درمانی در عین موثر بودن و

چکیده :

. ژن درمانی عرصه ای جدید از دانش بشری است که در آن با استفاده از قابلیت های دانش مهندسی ژنتیک می توان تدبیر درمانی مناسبی برای شماری از بیماری های سرطانی و قلبی عروقی ارایه کرد. این روش درمانی بسیار جوان بوده و بیش از دو دهه از بکارگیری آن نمی گذرد. ژن درمانی در عین موثر بودن و تحولات چشمگیری که داشته است، در ارتباطی متقابل و پیچیده با پزشکی، زیست شناسی، اخلاق، حقوق، فلسفه، مذهب، سیاست و مسایل اجتماعی قرار داشته و هنوز در مراحل آغازین مسیر پویای علمی خود است. مواردی از جمله احتمال بسط عفونت های ویروسی، هزینه های مالی مترتب بر آن و نیاز به تکرار مراحل ژن درمانی، امکان سوء استفاده از ژن درمانی به عنوان سلاح، امکان سوء استفاده از آن برای بهسازی نژادی و ایجاد پدیده ای به نام کودکان سفارشی و سایر ملاحظات اخلاقی پایه و بنیادی که نسبت به ژن درمانی بعنوان یک روش درمانی مطرح است (به شرحی که در مقاله اشاره شده است) همگی مواردی هستند که کنترل دقیق روند ژن درمانی، از نظر اخلاقی و حقوقی و نیز نظارت مستمر و قانونمندکردن آن را الزامی می نماید. با توجه به اثرات مفید و متعددی که این روش درمانی جدید داراست و تجربه تلخی که از بهره گیری نادرست از این روش های نوین در تاریخ پزشکی داشته ایم توجه هرچه بیشتر به ملاحظات اخلاقی و حقوق پزشکی موجود در این عرصه، خواهد توانست زمینه ای مناسب جهت بهره گیری هرچه بیشتر از ژن درمانی را فراهم آورده و از بروز لغزش ها، خطاها و سوء استفاده های احتمالی ممانعت نماید

مقدمه
بیماریهای ژنتیکی را می‌توان در سطوح متعدد ، در مراحل گوناگون دور از ژن جهش یافته درمان کرد. فناوری DNA نو ترکیب ، مد نظر قرار دادن بیماریهای ژنتیکی در بنیادی‌ترین سطح ، یعنی ژن را امکان پذیر کرده است. یکی از این روشهای درمانی ، ژندرمانی است. هدف از ژن درمانی ، بهبود بخشیدن به سلامت بیمار از طریق اصلاح فنوتیپ جهش یافته است. برای این منظور ، تحویل ژن طبیعی به سلولهای پیکری (نه زاینده) لازم است. وارد کردن یک ژن به داخل سلولهای پیکری ممکن است به ۳ منظور لازم باشد.
•امکان دارد، ژن درمانی قادر به جبران کردن یک ژن جهش یافته سلولی که نوعی جهش از دست دهنده عملکرد دارد، بکار برود. مثلا برای درمان بیماری مغلوب اتوزومی فنیل کتونوریا.

•می‌توان ژن درمانی را برای جایگزینی یا غیر فعال کردن یک ژن جهش یافته غالب که فرآورده غیر طبیعی آن موجب بیماری می‌شود انجام داد مانند بیماری هانتیگتون.
•گسترده‌ترین کاربرد احتمالی ژن درمانی در رسیدن به اثری فارماکولوژیک ، جهت مقابله با آثار یک ژن یا ژنهای جهش یافته سلولی یا مقابله با ایجاد بیماری به طریق دیگر باشد. مبتلایان به بیماری اکتسابی از جمله سرطان ، از این روش بهره می‌برند.
حداقل شرایط لازم برای ژن درمانی اختلال ژنتیکی
•شناسایی جایگاه ژنی درگیر یا حداقل اساس بیوشیمیایی آن اختلال.
•بار قابل توجه تبادل توجه بیماری و نسبت مطلوب خطر.
•داشتن فایده در مقایسه با درمانهای دیگر.
•آگاهی کافی از اساس مولکولی بیماری.
•اجزای تنظیم کننده مناسب برای ژن انتقال یافته.
•یک سلول هدف مناسب با نیمه عمر ترجیحا طولانی یا قابلیت همانند سازی خوب در داخل بدن.
•اطلاعات کافی از مطالعات سلولهای کشت داده شده.
خصوصیات ژن انتقال یافته
یک ژن انتقال یافته اکثرا از یک DNA مکمل تحت کنترل توالی پیشبری که ممکن است، لزوما پیشبر طبیعی ژن نباشد تشکیل شده است. عناصر تنظیم کننده باید طوری انتخاب شوند که ژن در سطوح کافی در سلولهای هدف رونویسی شود و در صورت لزوم به پیامهای تنظیم کننده ضروری پاسخ دهد.

ژن درمانی

(Gene therapy )

ژن درمانی به انتقال ژن خارجی به سلول های یک فرد اطلاق می شود که این عمل برای درمان بیماری خاصی انجام خواهد شد. ژن درمانی با این هدف انجام می شود که آلل بیمار یا جهش یافته که باعث بروز بیماری شده است با آلل سالم که به سلول بیمار وارد می شود جایگزین گردد.اگر چه هنوز دانشمندان به تکنولوژی مناسب برای ژن درمانی دست نیافته اند، اما روش های پیشنهادی و مورد استفاده کنونی توانسته است موفقیت هایی را کسب نماید.

دانشمندان روش های قانونی و اخلاقی را برای انتقال ژن به طور مستقیم به درون سلول های انسان را گذرانده اند. تا کنون این روش ها تنها بیماری های تک ژنی که در آن فرد یک آلل سالم یا هر دو آلل را از دست داده است، را درمان کرده است. بیماری هایی مانند سیستیک فیبروزیز، هموفیلی، دیستروفی عضلانی دوشن و کم خونی داسی شکل. بهر حال، اعمال روش های ژن درمانی روی سلول های یوکاریوتی مانند انسان در مقایسه با سلول های باکتری ها بسیار سخت تر است. سلول های یوکاریوتی دارای حجم بالای ژنوم هستند و انتقال یک مولکول کوچک با توالی صحیح به درون سلول و هسته و در جایگاه صحیح آن بسیار دشوار است. امروزه بیشتر توجه ژن درمانی به بیماری های وراثتی تک ژنی و سرطان معطوف شده است. روش دیگری به نام استفاده از RNA آنتی سنس برای درمان راه ساده تری است. در این روش آلل سالم جایگزین آلل ناقص نمی شود و بیمار به طور کامل درمان نمی شود بلکه یک مولکول RNA به سلول وارد شده که مکمل mRNA رونویسی شده از ژن ناقص است. این مولکول با mRNA هیبرید شده و مولکول دورشته ای تولید شده نمی تواند توسط ریبوزوم ترجمه شود. در نتیجه از بیان آن و تولید پروتئین ناقص جلوگیری می شود. این روش درمان تنها در برخی موارد مانند برخی از سرطان ها مورد استفاده است زیرا با استفاده از RNA آنتی سنس از ایجاد محصول مضر  برای سلول جلوگیری می کنند. در صورتی که برخی از بیماری ها به دلیل کمبود محصول سالم بوجود می آید و نه به دلیل ساخت پروتئین مضر.  برای انجام ژن درمانی صحیح در مورد سلول های انسان در ابتدا بایستی به زیست شناسی کاملی در مورد سلول و ژنوم انسان دست پیدا کنیم. این عمل مستلزم زمان بسیار طولانی و ابزار و امکانات پیشرفته تری می باشد. از طرف دیگر سیاست های عمومی در مورد امکان انتقال مواد مهندسی شده به ساختار پیچیده سلول های انسان شدیداً در حال بحث هستند و بسیاری از مردم هنوز این امر را خطرناک تر از اصل بیماری می دانند و حاضر به استفاده از این روش درمانی نیستند. افرادی که در این بحث شرکت می کنند از رشته های مختلف هستند مانند رشته های مختلف زیست شناسی، علوم سیاسی، حقوق، پزشکی، فلسفه، مذهب، …. که هر یک از دیدگاه خود این مسئله را مورد بحث قرار می دهند.  در نتیجه باید منتظر شد و به آینده ژن درمانی امیدوار بود

خصوصیات سلول هدف
یکی از ملاحظات مهم در انتخاب سلول هدف مناسب این است که نیمه عمر طولانی در بدن یا قابلیت همانند سازی چشمگیر داشته باشد تا اثر زیستی انتقال ژن واجد دوام لازم باشد. سلولهای هدف ایده‌آل ، سلولهای بنیادی یا سلولهای اجدادی با قابلیت همانند سازی بالا می‌شوند که از آنها می‌توان به سلولهای بنیادی مغز استخوان اشاره کرد. همچنین سلولهای آندوتلیال ممکن است اهداف بویژه مفیدی برای انتقال ژن باشند. زیرا دیواره‌های عروق خونی را مفروش می‌کنند. سلول هدف باید پروتئینها یا لیگاندهای دیگر لازم برای فعالیت زیستی را نیز فراهم کند.
روشهای انتقال ژن
روش اول
وارد کردن ژن به داخل سلولهای کشت داده شده از بیمار در خارج بدن و سپس وارد کردن سلولها به بدن بیمار پس از انتقال ژن است.

روش دوم
روش دوم ، تزریق کردن مستقیم ژن به داخل بافت یا مایع خارج سلولی مورد نظر از طریق ناقلهای ویروسی و ناقلهای غیر ویروسی است. فناوری ناقلهای غیر ویروسی ، هنوز در مراحل مقدماتی است.

ناقلهای ویروسی
ناقل ایده‌آل برای ژن درمانی باید بی‌خطر باشد، به راحتی ساخته شود، به آسانی وارد بافت هدف گردد، بروز مادام‌العمر ژن مورد نظر در سطوح مناسب را فراهم کند. از انواع این ناقلها می‌توان به رترو ویروسها و آدنوویروسها اشاره کرد. از مزایای ناقلهای ویروسی این است که قادرند وارد هر سلولی در جمعیت هدف شوند.

ناقلهای غیر ویروسی
اساسا جذاب هستند، زیرا فاقد مخاطرات زیستی (مانند آلودگی) مربوط به ناقلهای ویروسی هستند و تهیه آنها از نظر تئوری راحت‌تر است. این ناقلها ۴ دسته هستند.

•DNA برهنه ، مثلا DNA مکمل با عناصر تنظیم کننده در پلاسمید.

•DNA برهنه ، بسته بندی شده در لیپوزمها.

•پروتئین که در آن DNA با پروتئینی مجموعه تشکیل می‌دهد و این پروتئین ورود مجموعه به داخل سلول یا بخشهای اجزای سلولی را تسهیل می‌کند.

•کروموزومهای مصنوعی.

مخاطرات ژن درمانی
•بیمار می‌تواند واکنش نامطلوبی به ناقل یا ژن انتقال یافته بدهد.

•ژن انتقال یافته در DNA بیمار جای می‌گیرند و پروتوانکوژنی را فعال یا یک ژن سرکوب کننده تومور را غیر فعال می‌کند کهموجب بدخیمی می‌شود.

•فعال شدن درجی می‌تواند انسجام یک ژن ضروری را از بین ببرند.
بیماریهای نامزد ژن درمانی
تعداد زیادی از اختلالات تک ژنی ، نامزدهای بالقوه برای اصلاح از طریق ژن درمانی هستند. اینها شامل اختلالات خون سازیمانند تالاسمی ، هموفیلی ، انواع گوناگون کمبود ایمنی و نیز اختلالاتی مانند فنیل کتونوریا ، کمبود α۱- AT که هر یک بر پروتئینهایی که در کبد ساخته می‌شوند، موثر هستند.

ریشه‌کنی سرطان پوست با ژن‌درمانی
پزشکان آمریکایی توانستند با سلول‌های ایمنی تغییر ژنتیکی داده شده دو بیمار مبتلا به سرطان پوست را درمان کنند.

به گزارش خبرگزاری رویترز پژوهشگران موسسه ملی سرطان امریکا با تزریق این سلول‌های ایمنی توانستند تومور موجود در دو ‌ مرد مبتلا به سرطان پوستی ملانوم را محو کنند و این دو را دست کم برای ۱۸ ماه عاری از بیماری نگهدارند.

البته ۱۵ بیمار دیگر مبتلا به همین نوع سرطان که با همین شیوه درمان شده بودند به آن پاسخ ندادند و پژوهشگران می‌گویند کار بیشتری باید انجام شود تا این روش درمانی موثرتر شود.با این حال دانشمندان این نتایج را شاهدی بر امکان درمان موفقیت‌آمیز سرطان با ژن‌درمانی تلقی می‌کنند. آنه همچنین امیدوارند این روش در انواع دیگر سرطان هم موثر باشد.

پژوهشگران به ۱۷ بیمار مبتلا به ملانوم پیشرفته گلبول‌های سفیدی را که از بدن بیماران خارج شده بود و در آنها تغییر ژنتیکی داده شده بود تا با سلول‌های سرطانی مقابله کنند تزریق کردند.دو نفر از این بیماران به این درمان پاسخ دادند.این گروه بیماران همگی به سرطان پیشرفته پوست مبتلا بودند که به درمان‌های معمول پاسخ نداده بود و انتظار می‌رفت تنها سه تا شش ماه زنده بمانند.

این پژوهشگران که نتایج کارشان را در نشریه Science به چاپ رسانده‌اند،می‌نویسند که گلبول‌های سفید را به ژن‌هایی مجهز کردند که تولید پروتئینی به نام گیرنده سلول- T را در آنها می‌افزاید. این گیرنده‌ها مولکول‌هایی را بر روی سلولهای سرطانی شناسایی و گلبولهای سفید را برای نابودی آنها هدایت می‌کند

ژن درمانی چیست ؟

تعدادی از بیماریهای مهم انسان در اثر ناتوانی بدن در ساختن پروتئین بخصوصی ایجاد می‌شود که معمولاً در بافت یا عضو خاص یا در مایعات بدن مانند خون اتفاق می‌افتد و این امر می‌تواند سبب بیماری شدیدی شود که در تمام طول عمر شخص همراه او خواهدبود. بسیاری از بیماریهای ژنتیک از این جمله است مانند: آنمی سیکل سل، هموفیلی، دیسترفی عضلانی دوشن (‏DMD‏)، تالاسمی و غیره.

مراحل PCR به طور خلاصه

۱-  denaturation  حرارت دادن براي جداسازشدن دو رشته DNA در يك دقيقه

۲-  anealing يا چسبيدن آغاز گر ( اتصال پرايمر به هدف ۹ دماي ۴۰ـ ۶۰ كه در اين مرحله مقدار دما بستگي به تواليهاي بازي پرايمر هاي مكمل توالي رشته DNA دارد آغاز گر ها ، در دمايي كه مانع اتصال غير اختصاص آنها مي شود . مساوي ۵۰۰% باشد اين دما ۵۵ و اگر بيشتر باشد درجه حرارت اتصال برابر ۶۰ است . زيرا c و g داراي ۳ پيوند هستند .

۳-  polymerization  گسترش رشته DNA : در اين مرحله DNA پليمراز شروع به همانند سازي مي كند . و طويل شدن رشته مكمل ازOH اغازگر شروع مي شود . در اين واكنش از DNA پليمراز مخصوص كه در برابر حرارت مقاوم است به نام tag DNA      polimerase استفاده مي گردد . اين انزيم در دماي ۹۴ كاملا پايدار است ودماي اپيتم عمل آن ۷۲ c  است .

۴-  تكرار اين مراحل تا چند سيكل كه در نتيجه مقدار قابل توجهي DNA سنتز شود . تكثير DNA پس از چسبيدن اغازگر به انتهاي ۵ توالي هاي مشخص از DNA الگو صورت مي گيرد تكرار مراحل باز شدن دو رشته dna با چسبيدن اغازگر و طريل شدن ان را يك سيكل پي سي ار مي نامند .

۵- پس از يك سيكل pcr از يك مولكول DNA دو مولكول و پس از سيكل دوم چهار مولكول و پس از ۲۰ مولكول DNA وجوددارد اين عمل را مي توان با استفاده از دستگاه اتوماتيك ترمال سايكلر كه قابل برنامه ريزي است به اساني انجام مي گردد .

۶- تعداد چرخه ها يا سيكلها بستگي به كيفيت واكنش و مقدار DNA الگو در واكنش دارد ولي عموما بين ۲۵ـ۳۵ و معمولا ۳۰ است با افزايش تعداد سيكلها باندهاي ناخواسته افزايش مي يابد .

مواد لازم PCR

۱-  بافر PCR: شرايط يوني PH مناسب را براي واكنش PCR فراهم مي كند

نكته : بافر به صورت x10 ساخته مي گردد . اين بافر شامل موادي با غلظت هاي زير مي باشد . داراي گليسيرول براي سنگيني كار و داراي رنگ براي مشهود سازي DNAدارد .

۲-  دزوكسي نوكلئوتيد تري فسفات

كه به صورت مخلوطي از چهار باز A-T-C-G در بازار وجوددارد تا كنار هم چيده شوند . و رشته مكمل را ايجاد كنند .

۳- اغازگرها primer : پرايمرها قطعات سنتز شده اي از بازهاي آلي اند كه بر اساس قطعه اي مورد نظر الگوهاي هدف ساخته مي شوند . كه معمولا با طول ۱۵ـ۳۰ نوكلئوتيدهستند كه به DNA الگو متصل مي شوند و داراي انتهاي ۳oh آزاد هستند .

طول پرايمرها بسيار مهم است هر چه طول پرايمر بلند باشد اختصاصي تر عمل مي كند براي تعيين طول مناسب مي توان از رابطه ( تعداد بازها در ژنوم هدف ۴٫۴٫۴…..>x2 ) استفاده كرد . كه n برابر تعداد بازهاي مناسب براي اغازگر مي باشد .

اين دو پرايمر دو عمل انجام مي دهند . اول اين كه محل ژني كه بايد تكثير شود را مشخص مي نمايند و دوم اين كه اندازه قطعات تكثير شونده را تعيين مي كنند .

بايد توجه داشت دو پرايمر داراي نقطه ذوب نزديك به هم باشند پرايمر مورد نظر توسط كامپيوتر انتخاب مي گردد .

۴- tag DNA polymerase: يك انزيم مقاوم به دما است كه همانند سازي DNA را انجام مي دهد اين انزيم از باكترtremmus   aquaticus بدست آمده است جهت سنتز DNAهميشه از ۳ـ ۵ مي باشد و همه انزيمها براي شروع فعاليت سنتز DNA را انجام مي دهد . كه توسط قطعات كوتاه آغازگر ها تامين مي گردد. در واقع اين انزيم غلط گيري مي كند . تا قبل از كشف آنزيم tag از انزيمw kleno استفاده مي شد . آنزيم tag پليمراز باعث شد به راحتي واكنش PCR به ورت اتوماتيك انجام شود . و با افزودن يكبار انزيم افزايش حساسيت و دقت PCR است .

۵) آب براي نهايي كردن O2H.Dكه بايد كل ان حجم ۵۰ml يا ۲۵ml باشد .

۶ـ mgcl2 كلريد منيزيم نقش كوفاكتوري در فعاليت آنزيم tag دارد .

ادامه دارد….

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *