पहिला भाग (निळ्या रेषेपर्यंत) जीन थेरपीचा परिचय आहे, तत्त्वतः, स्वतः पद्धती चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यासाठी आणि, थोडेसे, शिक्षकाने पकडले जाऊ नये. जर वेळ नसेल आणि तुम्हाला समस्येवर विशिष्ट सामग्रीची आवश्यकता असेल, तर निळ्या रेषेच्या उजवीकडे स्क्रोल करा.

जीन थेरपी हे मूळतः मोनोजेनिक आनुवंशिक रोगांवर उपचार करण्याच्या उद्देशाने होते, परंतु नंतर त्याची व्याप्ती वाढली आणि संसर्गजन्य रोग, कर्करोग, एथेरोस्क्लेरोसिस, मधुमेह यासह रोगांच्या संपूर्ण स्पेक्ट्रमच्या उपचारांसाठी संभाव्य सार्वत्रिक दृष्टीकोन म्हणून विचार केला जाऊ लागला. , आणि इतर अनेक.

"जीन उपचार"- जनुकातील दोष सुधारणे (मोनोजेनिक रोग) - सोमाटिक आणि जंतू पेशींच्या स्तरावर - उत्परिवर्ती जीनची बदली सामान्य जनुकासह.

"जीन हीलिंग"- पूर्ण वाढ झालेला कार्यरत जनुक (cDNA) सादर करून दोष सुधारणे.

प्रथम थोडे सामान्य सिद्धांत:

यशस्वी जीन थेरपीसाठी एक गंभीर अट म्हणजे कार्यक्षम वितरण सुनिश्चित करणे, म्हणजे. संक्रमण (विस्तृत अर्थाने) किंवा ट्रान्सडक्शन (व्हायरल वेक्टर वापरताना) परदेशी जनुकाचे लक्ष्य पेशींमध्ये, या पेशींमध्ये दीर्घकालीन कार्य सुनिश्चित करणे आणि जनुक (त्याची अभिव्यक्ती) पूर्ण ऑपरेशनसाठी परिस्थिती निर्माण करणे.

अनुवांशिक दोष सुधारण्यासाठी धोरणे:

वेक्टर सिस्टमच्या प्रकारानुसार:

व्हायरल

व्हायरल वेक्टरचे फायदे: मोठ्या संख्येने पेशींचे संक्रमण; उष्णकटिबंधीय लिसोसोमल डिग्रेडेशनचा प्रतिकार.

व्हायरल वेक्टरचे तोटे: इम्युनोजेनिसिटी (घातक परिणामांसह - एडेनो- आणि हर्पेसव्हायरस); संभाव्य कार्सिनोजेनिसिटी (रेट्रोव्हायरस).

नॉन-व्हायरल

पेशी, ऊतक, अवयव (उर्फ मायक्रोइंजेक्शन) मध्ये थेट इंजेक्शन;

लिपोफेक्शन (विविध सुधारित लिपोसोम्सच्या मदतीने (डीएनए आत असलेल्या लिपिड वेसिकल्स);

· इलेक्ट्रोपोरेशन;

प्लास्मिडचा भाग म्हणून;

जटिल डीएनए (प्लाझमिड डीएनए क्षार, प्रथिने, इ. सह एकत्रित);

· जीन गन (डीएनए रुग्णाच्या ऊतीवर गोळीबार केलेल्या सोन्याच्या कणांशी संलग्न आहे);

रिसेप्टर-मध्यस्थ एंडोसाइटोसिस.

व्हायरल नसलेल्या प्रसूतीचे फायदेसापेक्ष सुरक्षा; रोगप्रतिकारक प्रतिसादाची कमतरता; वापरणी सोपी.

व्हायरल नसलेल्या वितरणाचे तोटे: कमी अभिकर्मक कार्यक्षमता; अभिव्यक्तीची निम्न पातळी.

सैद्धांतिकदृष्ट्या, सर्वात मूलगामी आणि प्रभावी मार्ग म्हणजे जंतू पेशींमधील दोषपूर्ण जनुक बदलणे (गर्भ जनुक थेरपी), परंतु नैतिक समस्या आहेत. सध्या, सर्व जनुक थेरपी पद्धती सोमाटिक पेशींच्या पातळीवर जीन थेरपीवर आधारित आहेत.

घातलेल्या जनुकाच्या किंवा हस्तांतरित केलेल्या डीएनए रेणूच्या कृतीच्या पद्धतीनुसार, जनुक थेरपी सकारात्मक (जीनच्या कार्याची पुनर्संचयित करून (त्याचे कार्य पुनर्संचयित करून किंवा नवीन कार्यरत प्रत समाविष्ट करून) किंवा नकारात्मक - दडपशाहीमध्ये विभागली जाते. जनुकाचे कार्य). शिवाय, रोगप्रतिकारक प्रतिसाद वाढवण्याच्या उद्देशाने एक दृष्टीकोन आहे, जो मुख्यत्वे कर्करोग जनुक थेरपीमध्ये वापरला जातो (खाली त्याबद्दल अधिक).

तसेच, नवीन जनुक माहिती मानवी शरीरात आणली जाऊ शकते, त्याच्या स्वतःच्या विट्रो पेशींमध्ये पूर्व-परिवर्तनाचा भाग म्हणून. ex vivo दृष्टिकोन. जीन माहिती थेट जिवंत व्यक्तीच्या पेशींमध्ये प्रवेश करण्याच्या पद्धतीला (अचानक) विवो म्हणतात, काही विशिष्ट क्षेत्रांचा स्थानिक परिचय इन सिटू म्हणतात. याक्षणी, यूकेमध्ये गर्भाशयात (भ्रूणात) जनुक माहितीच्या परिचयाची यशस्वी उदाहरणे आहेत, अलीकडेच एका मुलाला माइटोकॉन्ड्रियल रोगापासून वाचवले.

अतिरिक्त जीन थेरपी पद्धती:

· एंटीसेन्स डीएनए, आरएनए (+): विशिष्टता, कोणत्याही वेक्टरमध्ये वापरली जाऊ शकते, नॉन-इम्युनोजेनिक; (-): सेलमध्ये जलद ऱ्हास;

रिबोझाइम्स (+): एन्झाईम्सचे गुणधर्म असतात - ते सेवन केले जात नाहीत, ते लक्ष्य क्लीवेज उत्प्रेरित करण्यास सक्षम असतात, प्रथिने विपरीत, ते इम्युनोजेनिक नाहीत, ते इंटरफेरॉनचे संश्लेषण प्रेरित करतात; (-): जलद ऱ्हास;

ट्रान्सडॉमिनंट नकारात्मक प्रथिने;

सिंगल चेन अँटीबॉडीज

· आत्मघाती जीन्स (पेशीच्या "उपचार" ऐवजी, ते फक्त मारले जाऊ शकते, ते कर्करोगविरोधी प्रणालींमध्ये वापरले जाते, (अधिक तपशील खाली दिले जातील);

प्रतिजन-विशिष्ट लिम्फोसाइट्सचा परिचय;

काइमरोप्लास्टी (केअरपिन रचनेसह डीएनए/आरएनए संकरित जे न्यूक्लियसमध्ये एकसंध पुनर्संयोजन तयार करतात);

येथे फक्त जीन थेरपी पद्धतींची उदाहरणे आहेत, मागील क्रमांकाच्या तिकिटांमध्ये रोगांचे वर्णन पहा.

मोनोजेनिक रोग:

एडेनोसिन डीमिनेजची कमतरता(ADA सिंड्रोम) हे जनुक थेरपीच्या वापराचे पहिले तुलनेने यशस्वी उदाहरण आहे. 14 सप्टेंबर 1990 रोजी करण्यात आली. ही तारीख वास्तविक जन्मदिवस मानली जाते जनुक थेरपी.

ल्युकोफोरेसीसच्या मदतीने परिधीय रक्तपृथक मोनोन्यूक्लियर पेशी, नंतर ते टी-सेल प्रसाराच्या परिस्थितीत संस्कृतीत वाढले. नंतर, सामान्य ADA जनुक असलेले रेट्रोव्हायरल वेक्टर विट्रोमध्ये वाढणाऱ्या पेशींमध्ये आणले गेले. काही दिवसांनंतर, ट्रान्सड्यूस केलेल्या रक्तपेशी पुन्हा रुग्णाला टोचल्या गेल्या. प्रक्रिया 10 महिन्यांत 7 वेळा पुनरावृत्ती होते. परिणाम सकारात्मक होता, शरीरातील ¼ लिम्फोसाइट्सला कार्यरत जनुक प्राप्त झाले. दर 3-5 महिन्यांनी एकदा, सुधारित पेशींचा परिचय पुन्हा केला गेला. सध्या जीन थेरपी सुरू आहे हा रोगरुग्णाच्या स्टेम पेशींच्या वापराच्या दिशेने विकसित होते. हे बदललेल्या पेशींच्या इंजेक्शन्सची संख्या लक्षणीयरीत्या कमी करेल कारण त्यांच्या शरीरात आधीच अनेक विभाजने आहेत आणि मूळ पेशींपेक्षा सुधारित स्टेम पेशींचा निवडक आणि परिमाणात्मक फायदा पोहोचल्यावर, ते शरीरात एंजाइमची पुरेशी पातळी तयार करेल. .

आनुवंशिक हायपरकोलेस्टेरोलेमिया -हे ज्ञात आहे की नॉन-विभाजित हेपॅटोसाइट्स रेट्रोव्हायरसने संक्रमित होऊ शकत नाहीत. हिपॅटेक्टॉमीनंतर, हेपॅटोसाइट्स वाढू लागतात आणि रेट्रोव्हायरसने संक्रमित होण्याची क्षमता प्राप्त करतात. सामान्य LDL-R रिसेप्टरसाठी cDNA जनुक रेट्रोव्हायरल व्हेक्टर वापरून रुग्णाच्या यकृतातून मिळवलेल्या हेपॅटोसाइट्समध्ये सादर केले गेले. पोर्टल शिराद्वारे रीकॉम्बिनंट हेपॅटोसाइट्सचे यकृतामध्ये पुनर्संचयित केल्यानंतर, कमी घनतेच्या लिपोप्रोटीनच्या रक्त पातळीत (विशेषतः, कोलेस्ट्रॉल) आणि कमी घनतेच्या लिपोप्रोटीनचे लिपोप्रोटीनचे प्रमाण कमी झाल्याचे दिसून आले. उच्च घनता. याचा अर्थ असा की सादर केलेल्या पेशी विवोमध्ये कार्य करतात आणि कोलेस्टेरॉलचे अंतर्गतीकरण आणि देवाणघेवाण करतात.

हिमोफिलिया बी -सह एक्स विवो रणनीती वापरून कुत्र्यांमध्ये यशस्वी चाचण्या घेण्यात आल्या आहेत
सीडीएनए एन्कोडिंग फॅक्टर IX च्या हिपॅटोसाइट्समध्ये वितरण. रक्ताच्या प्लाझ्मामध्ये फॅक्टर IX च्या सामान्य प्रमाणाच्या 0.1% प्रमाणात घटक IX चे संश्लेषण साध्य करणे शक्य होते. फॅक्टर IX ची एकाग्रता वाढवण्याच्या प्रयत्नात, एडेनोव्हायरल वेक्टर वापरण्यात आले, परंतु त्याचा परिणाम अल्पकाळ टिकला. प्राण्यांचे रक्त गोठले, तथापि, प्रभाव 2 महिन्यांनंतर पूर्णपणे नाहीसा झाला (एडेनोव्हायरस वेक्टरची विशिष्ट कमतरता).

हिमोफिलिया ए -रेट्रोव्हायरल व्हेक्टरचा भाग म्हणून उंदरांमध्ये कापलेल्या घटक VIII जनुकाचा यशस्वी परिचय झाल्याच्या बातम्या आहेत. परिणामी, रक्तातील घटकाचा उपचारात्मक स्तर गाठला जातो.

सिस्टिक फायब्रोसिस -हे दर्शविले गेले आहे की फुफ्फुसाच्या एपिथेलियमच्या 6-10% पेशींचे ट्रान्सफेक्टेड पेशींसह बदलणे ट्रान्समेम्ब्रेन चॅनेलची सामान्य वाहतूक कार्ये पुनर्संचयित करेल जे क्लोराईड आयनांचे वाहतूक सुनिश्चित करतात. रेट्रोव्हायरस योग्य नाहीत, कारण ते विभाजन न करणाऱ्या पेशींना संक्रमित करत नाहीत, एडिनोव्हायरस आरक्षणांसह योग्य आहेत, कारण त्यांनी उंदरांवर केलेल्या प्रयोगांमध्ये दाहक प्रतिक्रिया निर्माण केल्या. समस्या याव्यतिरिक्त सेल पृष्ठभागावरील ग्लायकोकॅलिक्स अडथळामध्ये आहे. या समस्येचे निराकरण करण्याचा एक दृष्टीकोन म्हणजे वेक्टर सुधारणे, ज्यामध्ये फुफ्फुसाच्या उपकला पेशींच्या पृष्ठभागावर रिसेप्टरसाठी विशिष्ट लिगँड समाविष्ट आहे. रिसेप्टरसह लिगँडच्या परस्परसंवादाचा परिणाम सहसा सेलमध्ये रिसेप्टरसह वेक्टरचे अंतर्गतीकरण होतो. ट्रान्समेम्ब्रेन रिसेप्टर P2Y2-R हा रिसेप्टर म्हणून निवडला गेला. हा रिसेप्टर फुफ्फुसाच्या पोकळीमध्ये दाहक प्रतिक्रियांचे कॅस्केड ट्रिगर करण्यात गुंतलेला आहे. या रिसेप्टरला एकतर मोनोक्लोनल अँटीबॉडीज किंवा नैसर्गिक लिगँड, बायोटिनयूटीपी, लिगँड म्हणून वापरले गेले.

ड्यूकेन मस्क्यूलर डिस्ट्रॉफी -हा रोग बालपणात प्रकट होऊ लागतो आणि त्याच वेळी जनुक थेरपी केली पाहिजे. एडेनोव्हायरस वेक्टरचा वापर सर्वात आशाजनक आहे. जनुकाच्या मोठ्या लांबीमुळे, संशोधक प्रथिनांच्या कापलेल्या परंतु कार्यात्मक प्रती वापरतात. दोषपूर्ण डिस्ट्रोफिन जनुक असलेल्या माऊस मॉडेल्समधील प्रयोगांनी असे दिसून आले आहे की 5 ते 50% स्नायू पेशी कापलेले डिस्ट्रोफिन प्रोटीन व्यक्त करतात. स्नायूंचा ऱ्हास कमी करण्यासाठी हे पुरेसे होते. ड्यूकेन मस्क्यूलर डिस्ट्रॉफी असलेल्या रूग्णांच्या उपचारांसाठी डिस्ट्रोफिन जनुक असलेल्या अनुवांशिक संरचनेच्या क्लिनिकल चाचण्यांचा डेटा आहे. आजारी मुलांनी, या डिझाइनच्या स्नायूंमध्ये इंजेक्शन दिल्यानंतर, हालचाल करण्याची क्षमता प्राप्त केली. मात्र, त्याचा परिणाम अल्पकाळ टिकला.

उदाहरणार्थ बहुगुणित रोग ऑन्कोलॉजिकल रोग:

कर्करोग बहुधा बहु-स्टेज पेशी बदलांचा परिणाम आहे. ट्यूमर प्रक्रियेत अनेक जीन्स आणि त्यांच्या उत्पादनांच्या सहभागाशी संबंधित जटिलतेमुळे कर्करोगावरील जनुक थेरपीच्या परिणामकारकतेबद्दल शंका निर्माण झाली. तथापि, असे असंख्य प्रयोग आहेत जे दर्शविते की एकाच सप्रेसर जनुकाच्या भरपाईमुळे पेशींच्या ट्यूमर गुणधर्मांचे दमन होऊ शकते.

कर्करोग इम्युनोथेरपी:

जीन थेरपीचा वापर रोगप्रतिकारक (मुख्यतः सेल्युलर) अँटीट्यूमर प्रतिसाद उत्तेजित करते. जनुक रचना तयार करण्यासाठी, जनुकांचा वापर केला जातो: प्रतिजन (ज्यावर रोगप्रतिकारक प्रणाली कार्य करते); MHCI कॉम्प्लेक्स (मुख्य हिस्टोकॉम्पॅटिबिलिटी कॉम्प्लेक्स); घटक B7; सायटोकिन्स; टी सेल रिसेप्टर्स. साइटोकिन्सच्या जनुकांचे क्लोनिंग करून ट्यूमरच्या विकासास प्रतिबंध करणे शक्य आहे: इंटरल्यूकिन्स IL-2, IL-4, IL-6, IL-7, IL-12, तसेच ट्यूमर नेक्रोसिस फॅक्टर-α (TNF-α), इंटरफेरॉन (INF-α, INF-ϒ)

कर्करोगाच्या पेशींच्या वाढीस दडपशाही करून त्यांच्यामध्ये जीन्सचा परिचय करून देणे ज्याची उत्पादने ट्यूमरच्या विकासास प्रतिबंध करतात:

ट्यूमर सप्रेसर जीन्स (RB, P53, mdm2, Cip 1, P16, Cyclin D)

आत्मघाती जीन्स

ऑन्कोजीन अवरोधक.

अँटी-एंजिओजेनेसिस घटक

सायक्लिन इनहिबिटर

औषधी संयुगे ट्यूमर पेशींची संवेदनशीलता वाढवणारी जीन्स

औषधी संयुगे वाहतूक करणाऱ्यांची जीन्स (परिचय, उदाहरणार्थ, पेशींमध्ये अस्थिमज्जा)

ऑन्कोजीनच्या दडपशाहीमध्ये p53 जनुक (अपोप्टोसिससाठी जबाबदार आहे आणि सेल चक्र थांबविण्यास सक्षम आहे, अनियंत्रित विभाजनास प्रतिबंधित करण्यास सक्षम आहे), म्हणून त्याचे उत्परिवर्तन जवळजवळ नेहमीच पेशीच्या घातक परिवर्तनास कारणीभूत ठरते. Adenovirus vectors चा वापर p53 जनुकाची कार्यरत प्रत शरीरात करण्यासाठी केला जातो. कर्करोगाच्या पेशीच्या केंद्रकामध्ये p53 जनुकाची अभिव्यक्ती सुरू झाल्यानंतर, ते त्याचे ऍपोप्टोसिस प्रेरित करते.

दुसरा दृष्टिकोन आहे ऑन्कोजीनचे दमन. आरएएस जनुकातील उत्परिवर्तनामुळे डिव्हिजन ट्रिगरिंग सिग्नलिंग सिस्टीम (एमएपी किनेज कॅस्केड, निकोलायचिक जे लक्षात ठेवा) च्या संवैधानिक ऑपरेशनला कारणीभूत ठरू शकते. हे जनुक अवरोधित करण्यासाठी, 1) एक अखंड जनुक सादर करून आरएएस अभिव्यक्ती रोखू शकते; 2) ribozymes द्वारे RAS च्या प्रतिबंध; 3) सिग्नलिंग मार्गामध्ये अंतर्निहित जीन्सचा प्रतिबंध; 4) आरएएस प्रथिने झिल्लीमध्ये समाविष्ट होण्यापासून प्रतिबंधित करणे.

ऑन्कोलिटिक व्हायरसचा वापर.व्हायरल ऑन्कोलिसिस हे मूलभूतपणे आहे नवीन दृष्टीकोनऑन्कोलॉजिकल रोगांच्या थेरपीसाठी, ज्या पेशींमध्ये ते गुणाकार करतात त्यांना मारण्यासाठी व्हायरसच्या नैसर्गिक क्षमतेवर आधारित. यासाठी, रीओव्हायरस, पोलिओव्हायरस, इकोव्हायरस आणि कॉक्ससॅकी व्हायरस + काही सुधारित एडिनोव्हायरस वापरले जातात, जे मुख्यतः ट्यूमर पेशींमध्ये गुणाकार करतात आणि त्यांना अपोप्टोसिसकडे नेतात. Oncolytic Biotech द्वारे निर्मित REOLYSIN, सध्या क्लिनिकल चाचण्या चालू आहे. अँटी-एंजिओजेनिक प्रथिने व्यक्त करणारे एडेनोव्हायरस खूप आशादायक मानले जातात.

परिचय

सर्व काही दरवर्षी वैज्ञानिक जर्नल्समध्ये दिसते अधिक लेखवैद्यकीय बद्दल क्लिनिकल संशोधन, ज्यामध्ये, एक किंवा दुसर्या मार्गाने, विविध जीन्सच्या परिचयावर आधारित उपचार वापरले गेले - जीन थेरपी. ही दिशा आण्विक आनुवंशिकी आणि जैवतंत्रज्ञान यांसारख्या जीवशास्त्राच्या अशा विकसित शाखांमधून विकसित झाली आहे.

बर्‍याचदा, जेव्हा पारंपारिक (पुराणमतवादी) पद्धती आधीच वापरल्या गेल्या आहेत, तेव्हा ही जीन थेरपी आहे जी रुग्णांना जगण्यास आणि पूर्णपणे बरे होण्यास मदत करू शकते. उदाहरणार्थ, हे आनुवंशिक मोनोजेनिक रोगांवर लागू होते, म्हणजे, एकाच जनुकातील दोषांमुळे तसेच इतर अनेक. किंवा, उदाहरणार्थ, जीन थेरपी अशा रूग्णांना मदत करू शकते आणि एक अवयव वाचवू शकते ज्यांच्या खालच्या अंगात रक्तवहिन्यासंबंधीचा लुमेन अरुंद आहे आणि परिणामी, आसपासच्या ऊतींचा सतत इस्केमिया विकसित झाला आहे, म्हणजेच या ऊतकांची तीव्र कमतरता आहे. पोषकआणि ऑक्सिजन, जे सामान्यतः रक्ताद्वारे संपूर्ण शरीरात वाहून जाते. अशा रूग्णांवर सर्जिकल मॅनिपुलेशन आणि औषधे वापरून उपचार करणे अनेकदा अशक्य असते, परंतु जर पेशींना स्थानिक पातळीवर नवीन वाहिन्यांच्या निर्मिती आणि उगवण प्रक्रियेवर परिणाम करणारे प्रथिने घटक बाहेर टाकण्यास भाग पाडले गेले तर इस्केमिया खूपच कमी होईल आणि तो होऊ शकतो. रुग्णांना जगणे खूप सोपे आहे.

जनुक थेरपीजनुकांच्या दोषांना लक्ष्य करण्याच्या उद्देशाने किंवा पेशींना नवीन कार्ये देण्याच्या उद्देशाने रुग्णांच्या पेशींमध्ये जीन्सचा परिचय करून रोगांवर उपचार म्हणून आजची व्याख्या केली जाऊ शकते. कर्करोगाचे निदान करण्यासाठी जीन थेरपी पद्धतींच्या पहिल्या क्लिनिकल चाचण्या नुकत्याच 22 मे 1989 रोजी केल्या गेल्या. पहिला आनुवंशिक रोग ज्यासाठी जीन थेरपी पद्धती लागू केल्या गेल्या तो आनुवंशिक इम्युनोडेफिशियन्सी होता.

प्रत्येक वर्षी यशस्वी संख्या वैद्यकीय चाचण्याजीन थेरपी वापरून विविध रोगांवर उपचार वाढत आहेत आणि जानेवारी 2014 पर्यंत 2 हजारांवर पोहोचले.

त्याच वेळी, जीन थेरपीवरील आधुनिक संशोधनामध्ये, हे लक्षात घेतले पाहिजे की जीन्स किंवा "शफल" (रीकॉम्बिनंट) डीएनए हाताळण्याचे परिणाम vivo मध्ये(lat. शब्दशः "जिवंत") पुरेसा अभ्यास केलेला नाही. या क्षेत्रातील संशोधनाची सर्वात प्रगत पातळी असलेल्या देशांमध्ये, विशेषत: युनायटेड स्टेट्समध्ये, सेन्स डीएनए अनुक्रमांचा वापर करणारे वैद्यकीय प्रोटोकॉल संबंधित समित्या आणि कमिशनमध्ये अनिवार्य तपासणीच्या अधीन आहेत. यूएस मध्ये, या रिकॉम्बिनंट डीएनए सल्लागार समिती (आरएसी) आणि अन्न आणि औषध प्रशासन (एफडीए) आहेत ज्यात नॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ हेल्थ (नॅशनल इन्स्टिटय़ूट ऑफ हेल्थ) च्या संचालकांनी या प्रकल्पाला त्यानंतरची अनिवार्य मान्यता दिली आहे.

म्हणून, आम्ही ठरवले की ही उपचारपद्धती या वस्तुस्थितीवर आधारित आहे की जर शरीराच्या काही ऊतकांमध्ये काही वैयक्तिक प्रथिने घटक नसतील, तर या ऊतींमध्ये योग्य प्रथिने-कोडिंग जनुकांचा परिचय करून हे सुधारले जाऊ शकते आणि सर्वकाही कमी-अधिक आश्चर्यकारक होईल. . प्रथिने स्वतःच इंजेक्ट केली जाऊ शकत नाहीत, कारण आपले शरीर कमकुवत नसलेल्या प्रतिकारशक्तीसह त्वरित प्रतिक्रिया देईल आणि कृतीचा कालावधी अपुरा असेल. आता आपल्याला पेशींमध्ये जनुक पोहोचवण्याची पद्धत ठरवायची आहे.

संक्रमण पेशी

सुरुवातीला, काही संज्ञांच्या व्याख्यांचा परिचय करून देणे योग्य आहे.

द्वारे जनुक वाहतूक केली जाते वेक्टरडीएनए रेणू आहे " वाहन» सेलमध्ये अनुवांशिक माहितीच्या कृत्रिम हस्तांतरणासाठी. अनेक प्रकारचे वेक्टर आहेत: प्लाझमिड, विषाणू, तसेच कॉस्मिड्स, फास्मिड्स, कृत्रिम गुणसूत्र इ. हे मूलभूत महत्त्व आहे की वेक्टर (विशेषतः, प्लाझमिड वेक्टर) त्यांचे वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म आहेत:

1. प्रतिकृतीचे मूळ (ओरी)- न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम ज्यावर DNA डुप्लिकेशन सुरू होते. जर वेक्टर डीएनए डुप्लिकेट (प्रतिकृती) करू शकत नाही, तर आवश्यक उपचार प्रभावसाध्य होणार नाही, कारण ते इंट्रासेल्युलर न्यूक्लिझ एन्झाईम्सद्वारे त्वरीत क्लीव्ह केले जाईल आणि टेम्पलेट्सच्या कमतरतेमुळे, शेवटी खूप कमी प्रोटीन रेणू तयार होतील. हे लक्षात घ्यावे की हे मुद्दे प्रत्येकासाठी विशिष्ट आहेत प्रजाती, म्हणजे, जर व्हेक्टर डीएनए जिवाणू संस्कृतीत त्याच्या पुनरुत्पादनाद्वारे (आणि केवळ रासायनिक संश्लेषणाद्वारेच नाही, जे सहसा जास्त महाग असते) मिळवायचे असेल, तर दोन प्रतिकृती उत्पत्ती स्वतंत्रपणे आवश्यक असतील - मानवांसाठी आणि जीवाणूंसाठी;

2. प्रतिबंध साइट्स- विशिष्ट लहान अनुक्रम (सामान्यतः पॅलिंड्रोमिक), जे विशेष एन्झाईम्स (प्रतिबंध एंडोन्यूक्लीज) द्वारे ओळखले जातात आणि त्यांच्याद्वारे विशिष्ट प्रकारे कापले जातात - "चिकट टोके" (चित्र 1) च्या निर्मितीसह.

Fig.1 प्रतिबंधकांच्या सहभागासह "चिकट टोके" ची निर्मिती

व्हेक्टर डीएनए (जे खरं तर "रिक्त" आहे) एका रेणूमध्ये इच्छित उपचारात्मक जनुकांसह क्रॉस-लिंक करण्यासाठी या साइट्स आवश्यक आहेत. दोन किंवा अधिक भागांमधून अशा क्रॉस-लिंक केलेल्या रेणूला "रीकॉम्बीनंट" म्हणतात;

3. हे स्पष्ट आहे की आम्ही रीकॉम्बिनंट डीएनए रेणूच्या लाखो प्रती प्राप्त करू इच्छितो. पुन्हा, जर आपण जिवाणू पेशींच्या संस्कृतीशी व्यवहार करत आहोत, तर हा डीएनए आणखी वेगळा केला पाहिजे. समस्या अशी आहे की सर्व जीवाणू आपल्याला आवश्यक असलेले रेणू गिळणार नाहीत, काही गिळणार नाहीत. या दोन गटांमधील फरक ओळखण्यासाठी, ते वेक्टर डीएनएमध्ये समाविष्ट केले जातात निवडक मार्कर- विशिष्ट रसायनांना प्रतिरोधक क्षेत्रे; आता, जर हेच पदार्थ वातावरणात मिसळले गेले, तर फक्त तेच टिकतील जे त्यांना प्रतिरोधक आहेत आणि बाकीचे मरतील.

हे तीनही घटक पहिल्याच कृत्रिमरीत्या संश्लेषित प्लाझमिड (चित्र 2) मध्ये पाहिले जाऊ शकतात.

अंजीर.2

विशिष्ट पेशींमध्ये प्लास्मिड वेक्टरचा परिचय करून देण्याची प्रक्रिया म्हणतात संक्रमण. प्लाझमिड हा बऱ्यापैकी लहान आणि सामान्यतः गोलाकार डीएनए रेणू असतो जो जीवाणू पेशीच्या सायटोप्लाझममध्ये आढळतो. प्लाझमिड्स बॅक्टेरियाच्या गुणसूत्राशी संबंधित नसतात, ते स्वतंत्रपणे त्याची प्रतिकृती बनवू शकतात, ते जीवाणू द्वारे बाहेर फेकले जाऊ शकतात. वातावरणकिंवा, उलट, शोषून घेणे (शोषणाची प्रक्रिया - परिवर्तन). प्लाझमिड्सच्या मदतीने, जीवाणू अनुवांशिक माहितीची देवाणघेवाण करू शकतात, उदाहरणार्थ, विशिष्ट प्रतिजैविकांना प्रतिकार हस्तांतरण.

व्हिव्होमधील बॅक्टेरियामध्ये प्लाझमिड्स अस्तित्वात आहेत. परंतु संशोधकाला प्लाझमिड कृत्रिमरित्या संश्लेषित करण्यापासून कोणीही रोखू शकत नाही ज्यामध्ये त्याला आवश्यक गुणधर्म असतील, त्यात एक इन्सर्ट जीन शिवणे आणि सेलमध्ये ते समाविष्ट करणे. एकाच प्लास्मिडमध्ये वेगवेगळे इन्सर्ट घातले जाऊ शकतात .

जीन थेरपी पद्धती

लक्ष्य पेशींच्या स्वरूपामध्ये दोन मुख्य पध्दती भिन्न आहेत:

1. गर्भ, ज्यामध्ये विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर झिगोट (फलित अंडी) किंवा गर्भामध्ये परदेशी डीएनएचा परिचय होतो; या प्रकरणात, अशी अपेक्षा आहे की सादर केलेली सामग्री प्राप्तकर्त्याच्या सर्व पेशींमध्ये प्रवेश करेल (आणि जंतू पेशी देखील, ज्यामुळे पुढील पिढीमध्ये संक्रमण सुनिश्चित होईल). आपल्या देशात प्रत्यक्षात बंदी आहे;

2. सोमॅटिक, ज्यामध्ये अनुवांशिक सामग्री आधीच जन्मलेल्या लैंगिक नसलेल्या पेशींमध्ये आणली जाते आणि ती जंतू पेशींमध्ये प्रसारित केली जात नाही.

जीन थेरपी vivo मध्येरुग्णाच्या विशिष्ट ऊतकांमध्ये क्लोन (गुणाकार) आणि विशेषतः पॅकेज केलेल्या डीएनए अनुक्रमांच्या थेट परिचयावर आधारित आहे. विशेषत: व्हिव्होमधील जनुकीय रोगांच्या उपचारांसाठी आशादायक म्हणजे एरोसोल किंवा इंजेक्टेबल लस वापरून जनुकांचा परिचय. एरोसोल जीन थेरपी, नियमानुसार, उपचारांसाठी विकसित केली जात आहे फुफ्फुसाचे आजार(सिस्टिक फायब्रोसिस, फुफ्फुसाचा कर्करोग).

जनुक थेरपी प्रोग्रामचा विकास अनेक टप्प्यांपूर्वी केला जातो. हे संबंधित जनुकाच्या ऊती-विशिष्ट अभिव्यक्तीचे सखोल विश्लेषण आहे (म्हणजे, विशिष्ट ऊतकांमधील काही प्रथिनांच्या जनुक मॅट्रिक्सवर संश्लेषण), आणि प्राथमिक जैवरासायनिक दोष ओळखणे, आणि रचना, कार्य आणि अभ्यास. त्याच्या प्रोटीन उत्पादनाचे इंट्रासेल्युलर वितरण, तसेच पॅथॉलॉजिकल प्रक्रियेचे जैवरासायनिक विश्लेषण. योग्य वैद्यकीय प्रोटोकॉल तयार करताना हे सर्व डेटा विचारात घेतले जातात.

हे महत्वाचे आहे की जनुक सुधारणेसाठी योजना तयार करताना, रक्तसंक्रमणाची कार्यक्षमता, सेल संस्कृतीच्या परिस्थितीत प्राथमिक जैवरासायनिक दोष सुधारण्याची डिग्री ( ग्लासमध्ये,"इन विट्रो") आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, vivo मध्येप्राणी जैविक मॉडेल्सवर. त्यानंतरच क्लिनिकल चाचणी कार्यक्रम सुरू होऊ शकतो. .

उपचारात्मक जनुकांचे थेट वितरण आणि सेल्युलर वाहक

युकेरियोटिक सेलमध्ये परदेशी डीएनएचा परिचय करून देण्याच्या अनेक पद्धती आहेत: काही भौतिक प्रक्रियेवर (इलेक्ट्रोपोरेशन, मॅग्नेटोफेक्शन इ.) अवलंबून असतात, इतर रासायनिक पदार्थ किंवा जैविक कण (उदा. विषाणू) वापरतात जे वाहक म्हणून वापरले जातात. हे लगेच नमूद करण्यासारखे आहे की रासायनिक आणि भौतिक पद्धती(उदा. इलेक्ट्रोपोरेशन + डीएनए लिपोसोम रॅपिंग)

थेट पद्धती

1. संक्रमण चालू रासायनिक आधारअनेक प्रकारांमध्ये वर्गीकृत केले जाऊ शकते: सायक्लोडेक्स्ट्रिन पदार्थ, पॉलिमर, लिपोसोम्स किंवा नॅनोपार्टिकल्स वापरणे (रासायनिक किंवा विषाणूच्या कार्यक्षमतेसह किंवा त्याशिवाय, म्हणजे पृष्ठभाग बदलणे).
अ) सर्वात स्वस्त पद्धतींपैकी एक म्हणजे कॅल्शियम फॉस्फेटचा वापर. हे पेशींमध्ये डीएनए अंतर्भूत होण्याची कार्यक्षमता 10-100 पट वाढवते. डीएनए कॅल्शियमसह एक मजबूत कॉम्प्लेक्स बनवते, जे त्याचे कार्यक्षम शोषण सुनिश्चित करते. गैरसोय असा आहे की केवळ 1 - 10% डीएनए न्यूक्लियसपर्यंत पोहोचतो. पद्धत वापरली ग्लासमध्येमानवी पेशींमध्ये डीएनए हस्तांतरित करण्यासाठी (चित्र 3);

अंजीर.3

b) डीएनए बांधण्यासाठी आणि सेलमध्ये हस्तांतरित करण्यासाठी उच्च शाखा असलेल्या सेंद्रिय रेणूंचा वापर - डेंड्रिमर (चित्र 4);

अंजीर.4

c) DNA संक्रमणाची एक अतिशय प्रभावी पद्धत म्हणजे लिपोसोम्सद्वारे त्याचा परिचय - लहान, झिल्लीने वेढलेले शरीर जे सेल्युलर सायटोप्लाज्मिक मेम्ब्रेन (CPM) सोबत जोडू शकते, जो लिपिडचा दुहेरी थर आहे. युकेरियोटिक पेशींसाठी, कॅशनिक लिपोसोम्ससह रक्तसंक्रमण अधिक कार्यक्षम आहे कारण पेशी त्यांच्यासाठी अधिक संवेदनशील असतात. प्रक्रियेचे स्वतःचे नाव आहे - लिपोफेक्शन. ही पद्धत आज सर्वात सुरक्षित मानली जाते. लिपोसोम्स गैर-विषारी आणि नॉन-इम्युनोजेनिक असतात. तथापि, लिपोसोम्स वापरून जनुक हस्तांतरणाची कार्यक्षमता मर्यादित आहे, कारण त्यांच्याद्वारे पेशींमध्ये सादर केलेला डीएनए सहसा लाइसोसोम्सद्वारे ताबडतोब पकडला जातो आणि नष्ट केला जातो. लिपोसोम्सच्या मदतीने मानवी पेशींमध्ये डीएनएचा परिचय हा आजच्या थेरपीचा मुख्य आधार आहे. vivo मध्ये(अंजीर 5);

अंजीर.5

d) दुसरी पद्धत म्हणजे डायथिलामिनोइथिल-डेक्स्ट्रॅन किंवा पॉलीथिलीनेमाइन सारख्या कॅशनिक पॉलिमरचा वापर. नकारात्मक चार्ज केलेले डीएनए रेणू सकारात्मक चार्ज केलेल्या पॉलीकेशनशी बांधले जातात आणि हे कॉम्प्लेक्स नंतर एंडोसाइटोसिसद्वारे सेलमध्ये प्रवेश करते. DEAE-dextran बदल भौतिक गुणधर्मप्लाझ्मा झिल्ली आणि सेलद्वारे या कॉम्प्लेक्सचे शोषण उत्तेजित करते. मुख्य गैरसोयपद्धत DEAE-dextran मध्ये आहे उच्च सांद्रताविषारी जीन थेरपीमध्ये या पद्धतीचे वितरण झाले नाही;

ई) हिस्टोन आणि इतर आण्विक प्रथिनांच्या मदतीने. ही प्रथिने, ज्यामध्ये अनेक सकारात्मक चार्ज केलेले अमीनो ऍसिड (Lys, Arg) असतात, नैसर्गिक परिस्थितीत एक लांब डीएनए साखळी तुलनेने लहान पेशीच्या केंद्रकात बांधून ठेवण्यास मदत करतात.

2. भौतिक पद्धती:

अ) इलेक्ट्रोपोरेशन ही एक अतिशय लोकप्रिय पद्धत आहे; झिल्लीच्या पारगम्यतेमध्ये तात्काळ वाढ या वस्तुस्थितीमुळे प्राप्त होते की पेशींना तीव्र विद्युत क्षेत्राच्या लहान प्रदर्शनास सामोरे जावे लागते. हे दर्शविले गेले आहे की इष्टतम परिस्थितीत ट्रान्सफॉर्मंट्सची संख्या जिवंत पेशींच्या 80% पर्यंत पोहोचू शकते. हे सध्या मानवांवर वापरले जात नाही (चित्र 6).

अंजीर.6

b) "सेल स्क्वीझिंग" - 2013 मध्ये शोधलेली एक पद्धत. हे तुम्हाला "सॉफ्ट स्क्वीझिंग" द्वारे पेशींमध्ये रेणू वितरीत करण्यास अनुमती देते. पेशी आवरण. ही पद्धत विषारीपणाची किंवा लक्ष्यावर चुकीची हिट होण्याची शक्यता काढून टाकते, कारण ती बाह्य सामग्री किंवा इलेक्ट्रिक फील्डवर अवलंबून नसते;

c) सोनोपोरेशन - अल्ट्रासाऊंडमध्ये उघड करून पेशींमध्ये परदेशी डीएनएचे कृत्रिम हस्तांतरण करण्याची एक पद्धत, ज्यामुळे सेल झिल्लीमध्ये छिद्रे उघडतात;
d) ऑप्टिकल ट्रान्सफेक्शन - एक पद्धत ज्यामध्ये अत्यंत केंद्रित लेसर वापरून पडद्यामध्ये (सुमारे 1 µm व्यासाचा) एक लहान छिद्र केले जाते;
e) हायड्रोडायनामिक ट्रान्सफेक्शन - अनुवांशिक रचना, प्रथिने इ. वितरीत करण्याची पद्धत. केशिका आणि इंटरस्टिशियल फ्लुइडमधील दाबामध्ये नियंत्रित वाढीमुळे, ज्यामुळे सेल झिल्लीच्या पारगम्यतेमध्ये अल्पकालीन वाढ होते आणि त्यांच्यामध्ये तात्पुरती छिद्रे तयार होतात. हे टिश्यूमध्ये जलद इंजेक्शनद्वारे केले जाते, तर वितरण विशिष्ट नसलेले असते. कंकाल स्नायूंसाठी वितरण कार्यक्षमता - 22 ते 60% ;

f) डीएनए मायक्रोइंजेक्शन - पातळ काचेच्या मायक्रोट्यूब्यूल्स (d=0.1-0.5 µm) वापरून प्राण्यांच्या पेशींच्या केंद्रकामध्ये प्रवेश. गैरसोय म्हणजे पद्धतीची जटिलता, न्यूक्लियस किंवा डीएनएच्या नाशाची संभाव्यता जास्त आहे; मर्यादित संख्येच्या पेशींचे रूपांतर होऊ शकते. मानवांसाठी वापरला जात नाही.

3. कणांवर आधारित पद्धती.

अ) रक्तसंक्रमणाचा थेट दृष्टीकोन म्हणजे जीन गन, ज्यामध्ये डीएनए नॅनोपार्टिकलमध्ये अक्रिय घन पदार्थांसह (सामान्यतः सोने, टंगस्टन) जोडलेले असते, जे नंतर लक्ष्य पेशींच्या केंद्रकांवर निर्देशित "शूट" करतात. ही पद्धत लागू केली जाते ग्लासमध्येआणि vivo मध्येजीन्सच्या परिचयासाठी, विशेषतः, स्नायूंच्या ऊतींच्या पेशींमध्ये, उदाहरणार्थ, ड्यूचेन मस्क्यूलर डिस्ट्रॉफी सारख्या रोगात. सोन्याच्या कणांचा आकार 1-3 मायक्रॉन (चित्र 7) असतो.

अंजीर.7

b) मॅग्नेटोफेक्शन - एक पद्धत जी चुंबकत्वाच्या शक्तींचा वापर करून लक्ष्यित पेशींना DNA वितरीत करते. प्रथम, न्यूक्लिक अॅसिड (NA) चुंबकीय नॅनोकणांशी संबंधित असतात आणि नंतर, चुंबकीय क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत, कण सेलमध्ये चालवले जातात. कार्यक्षमता जवळजवळ 100% आहे, स्पष्ट गैर-विषाक्तता लक्षात घेतली जाते. आधीच 10-15 मिनिटांनंतर, कण सेलमध्ये नोंदणीकृत आहेत - हे इतर पद्धतींपेक्षा खूप वेगवान आहे.
c) Impalefection (impalefection; "impalement", lit. "impaling" + "infection") - कार्बन नॅनोट्यूब आणि नॅनोफायबर्स सारख्या नॅनोमटेरिअल्सचा वापर करून एक वितरण पद्धत. या प्रकरणात, पेशी अक्षरशः नॅनोफायब्रिल्सच्या बेडिंगद्वारे छेदल्या जातात. "नॅनो" हा उपसर्ग त्यांचा अगदी लहान आकार (मीटरच्या अब्जावधीच्या आत) दर्शविण्यासाठी वापरला जातो (चित्र 8).

अंजीर.8

स्वतंत्रपणे, आरएनए ट्रान्सफेक्शनसारख्या पद्धतीवर प्रकाश टाकणे योग्य आहे: डीएनए सेलमध्ये वितरित केले जात नाही, परंतु आरएनए रेणू - प्रथिने जैवसंश्लेषण साखळीतील त्यांचे "उत्तराधिकारी"; त्याच वेळी, विशेष प्रथिने सक्रिय केली जातात जी आरएनएला लहान तुकड्यांमध्ये कापतात - तथाकथित. लहान हस्तक्षेप करणारा आरएनए (siRNA). हे तुकडे इतर प्रथिनांशी बांधले जातात आणि शेवटी, यामुळे सेलद्वारे संबंधित जनुकांच्या अभिव्यक्तीला प्रतिबंध होतो. अशा प्रकारे, सेलमधील त्या जनुकांची क्रिया अवरोधित करणे शक्य आहे जे या क्षणी चांगल्यापेक्षा अधिक हानी करतात. विस्तृत अनुप्रयोगविशेषतः ऑन्कोलॉजीमध्ये आरएनए ट्रान्सफेक्शन आढळले आहे.

प्लाझमिड वेक्टर वापरून जनुक वितरणाची मूलभूत तत्त्वे मानली जातात. आता आपण व्हायरल पद्धतींचा विचार करू शकतो. व्हायरस हे नॉन-सेल्युलर जीवन स्वरूप आहेत, बहुतेकदा प्रथिने आवरणात गुंडाळलेले न्यूक्लिक अॅसिड रेणू (DNA किंवा RNA) असतात. जर आपण विषाणूच्या अनुवांशिक सामग्रीमधून रोगांच्या घटनेस कारणीभूत असलेले ते सर्व अनुक्रम कापले तर संपूर्ण विषाणू देखील आपल्या जनुकासाठी "वाहन" मध्ये यशस्वीरित्या बदलू शकतो.

व्हायरसच्या मध्यस्थीने सेलमध्ये डीएनएचा परिचय करून देण्याची प्रक्रिया म्हणतात ट्रान्सडक्शन.
सराव मध्ये, रेट्रोव्हायरस, एडिनोव्हायरस आणि एडेनो-संबंधित व्हायरस (AAVs) सर्वात सामान्यपणे वापरले जातात. सुरुवातीला, व्हायरसमध्ये ट्रान्सडक्शनसाठी आदर्श उमेदवार कोणता असावा हे शोधणे फायदेशीर आहे. निकष हे असावेत:

स्थिर
. क्षमता, म्हणजेच पुरेशा प्रमाणात डीएनए असणे;
. सेलच्या चयापचय मार्गांच्या संबंधात निष्क्रिय;
. अचूक - आदर्शपणे, त्याने त्याचा जीनोम होस्ट न्यूक्लियसच्या जीनोमच्या विशिष्ट स्थानामध्ये समाकलित केला पाहिजे, इ.

IN वास्तविक जीवनकमीतकमी काही बिंदू एकत्र करणे फार कठीण आहे, जेणेकरून प्रत्येक वैयक्तिक प्रकरणाचा स्वतंत्रपणे विचार करताना निवड होते (चित्र 9).

अंजीर.9

सूचीबद्ध केलेल्या तीन सर्वाधिक वापरल्या जाणार्‍या व्हायरसपैकी, AAV सर्वात सुरक्षित आणि त्याच वेळी सर्वात अचूक आहे. जवळजवळ त्यांची एकमेव कमतरता म्हणजे त्यांची तुलनेने लहान क्षमता (सुमारे 4800 bp), जी, तथापि, अनेक जनुकांसाठी पुरेसे असल्याचे दिसून येते. .

वरील पद्धतींव्यतिरिक्त, जीन थेरपी बहुतेकदा सेल थेरपीच्या संयोजनात वापरली जाते: प्रथम, विशिष्ट मानवी पेशींची संस्कृती पोषक माध्यमात लागवड केली जाते, नंतर आवश्यक जीन्स पेशींमध्ये एक किंवा दुसर्या मार्गाने सादर केली जातात, ज्यासाठी लागवड केली जाते. काही वेळ आणि पुन्हा यजमान जीव मध्ये प्रत्यारोपण. परिणामी, पेशी त्यांच्या सामान्य गुणधर्मांवर परत येऊ शकतात. तर, उदाहरणार्थ, मानवी पांढऱ्या रक्त पेशी (ल्युकोसाइट्स) ल्युकेमियामध्ये सुधारित करण्यात आल्या (चित्र 10).

अंजीर.10

सेलमध्ये प्रवेश केल्यानंतर जनुकाचे नशीब

विषाणू वाहकांसह सर्व काही कमी-अधिक स्पष्ट असल्याने अंतिम लक्ष्य - न्यूक्लियसवर अधिक कार्यक्षमतेने जनुक पोहोचविण्याच्या त्यांच्या क्षमतेमुळे, आम्ही प्लाझमिड वेक्टरच्या भवितव्यावर लक्ष केंद्रित करू.

या टप्प्यावर, आम्ही हे साध्य केले आहे की डीएनएने पहिला मोठा अडथळा पार केला आहे - सेलचा सायटोप्लाज्मिक झिल्ली.

पुढे, इतर पदार्थांच्या संयोगाने, शेलसह किंवा त्याशिवाय, ते सेल न्यूक्लियसपर्यंत पोहोचणे आवश्यक आहे जेणेकरून एक विशेष एन्झाइम - आरएनए पॉलिमरेझ - डीएनए टेम्पलेटवर मेसेंजर आरएनए (एमआरएनए) रेणूचे संश्लेषण करते (या प्रक्रियेला म्हणतात. प्रतिलेखन). त्यानंतरच, एमआरएनए सायटोप्लाझममध्ये प्रवेश करेल, राइबोसोम्ससह एक कॉम्प्लेक्स तयार करेल आणि अनुवांशिक कोडनुसार, एक पॉलीपेप्टाइड संश्लेषित केले जाईल - उदाहरणार्थ, व्हॅस्क्यूलर ग्रोथ फॅक्टर (व्हीईजीएफ), जे विशिष्ट उपचारात्मक कार्य करण्यास सुरवात करेल ( या प्रकरणात, ते इस्केमियाला प्रवण असलेल्या ऊतकांमध्ये संवहनी शाखा तयार करण्यास सुरवात करेल) .

इच्छित पेशी प्रकारात सादर केलेल्या जनुकांच्या अभिव्यक्तीच्या संदर्भात, ही समस्या ट्रान्सक्रिप्शनल नियामक घटकांच्या मदतीने सोडवली जाते. ज्या ऊतीमध्ये अभिव्यक्ती उद्भवते ते बहुतेक वेळा विशिष्ट प्रवर्तकासह ("न्युक्लियोटाइड अनुक्रम ज्यामधून आरएनए पॉलिमरेझ संश्लेषण सुरू होते) सह ऊतक-विशिष्ट वर्धक ("वर्धित" अनुक्रम) च्या संयोगाने निर्धारित केले जाते, जे अदभुत असू शकते. . हे ज्ञात आहे की जनुक क्रियाकलाप सुधारित केले जाऊ शकतात vivo मध्येबाह्य सिग्नल, आणि वर्धक कोणत्याही जनुकासह कार्य करू शकत असल्याने, इन्सुलेटर्स देखील वेक्टरमध्ये आणले जाऊ शकतात जे वर्धकांना त्याच्या स्थितीकडे दुर्लक्ष करून कार्य करण्यास मदत करतात आणि जनुकांमधील कार्यात्मक अडथळे म्हणून वागू शकतात. प्रत्येक वर्धकामध्ये प्रथिने घटक सक्रिय करण्यासाठी किंवा दाबण्यासाठी बंधनकारक साइट्सचा संच असतो. प्रवर्तक जनुक अभिव्यक्तीच्या पातळीचे नियमन देखील करू शकतात. उदाहरणार्थ, मेटालोथिओनिन किंवा तापमान संवेदनशील प्रवर्तक आहेत; संप्रेरक प्रवर्तक.

जनुकाची अभिव्यक्ती जीनोममधील त्याच्या स्थानावर अवलंबून असते. बहुतेक प्रकरणांमध्ये, विद्यमान विषाणूजन्य पद्धती केवळ जीनोममध्ये यादृच्छिकपणे जीन समाविष्ट करतात. असे अवलंबित्व दूर करण्यासाठी, वेक्टर तयार करताना, जनुकाला ज्ञात न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम प्रदान केले जातात जे जनुकास जीनोममध्ये समाविष्ट करण्याच्या जागेकडे दुर्लक्ष करून व्यक्त करण्यास अनुमती देतात.

ट्रान्सजीन अभिव्यक्तीचे नियमन करण्याचा सर्वात सोपा मार्ग म्हणजे ग्लूकोज रिलीझ किंवा हायपोक्सिया सारख्या शारीरिक सिग्नलला संवेदनशील असलेले सूचक प्रवर्तक प्रदान करणे. अशा "अंतर्जात" नियंत्रण प्रणाली काही परिस्थितींमध्ये उपयुक्त ठरू शकतात, जसे की इंसुलिन उत्पादनावर ग्लुकोज-आश्रित नियंत्रण. अधिक विश्वासार्ह आणि बहुमुखी "बाह्य" नियंत्रण प्रणाली आहेत, जेव्हा जनुक अभिव्यक्ती औषधशास्त्रीयदृष्ट्या लहान औषध रेणूच्या परिचयाद्वारे नियंत्रित केली जाते. सध्या, 4 मुख्य नियंत्रण प्रणाली ज्ञात आहेत - tetracycline (Tet), एक कीटक स्टिरॉइड, ecdysone किंवा त्याचे analogues, antiprogestin drug maifpristone (RU486) आणि रासायनिक डायमेरायझर्स जसे की rapamycin आणि त्याचे analogues द्वारे नियमन केले जाते. त्या सर्वांमध्ये इच्छित जनुकाचे नेतृत्व करणाऱ्या मुख्य प्रवर्तकाकडे ट्रान्सक्रिप्शन सक्रियकरण डोमेनची ड्रग-आश्रित भरती समाविष्ट आहे, परंतु या भरतीच्या कार्यपद्धतीमध्ये फरक आहे. .

निष्कर्ष

डेटाच्या पुनरावलोकनामुळे असा निष्कर्ष निघतो की, जगातील अनेक प्रयोगशाळांचे प्रयत्न असूनही, सर्व आधीच ज्ञात आणि चाचणी vivo मध्येआणि ग्लासमध्येवेक्टर प्रणाली परिपूर्ण नाही . जर परदेशी डीएनए वितरणाची समस्या असेल ग्लासमध्येव्यावहारिकरित्या सोडवले जाते, आणि विविध ऊतकांच्या लक्ष्यित पेशींना त्याचे वितरण vivo मध्येयशस्वीरित्या सोडवले जाते (प्रामुख्याने रिसेप्टर प्रथिने वाहून नेणारी रचना तयार करून, ज्यामध्ये विशिष्ट ऊतकांसाठी विशिष्ट प्रतिजनांचा समावेश होतो), नंतर विद्यमान वेक्टर सिस्टमची इतर वैशिष्ट्ये - एकीकरण स्थिरता, नियंत्रित अभिव्यक्ती, सुरक्षितता - अजूनही गंभीर सुधारणांची आवश्यकता आहे.

सर्व प्रथम, ते एकत्रीकरणाच्या स्थिरतेशी संबंधित आहे. आतापर्यंत, जीनोममध्ये एकीकरण केवळ रेट्रोव्हायरल किंवा एडेनो-संबंधित वेक्टर वापरून साध्य केले गेले आहे. रिसेप्टर-मध्यस्थ प्रणाली किंवा पुरेशी स्थिर एपिसोमल वेक्टर (म्हणजेच, न्यूक्लीमध्ये दीर्घकाळ राहण्यास सक्षम असलेल्या डीएनए संरचना) सारख्या जनुकांच्या रचनांमध्ये सुधारणा करून स्थिर एकत्रीकरणाची कार्यक्षमता सुधारली जाऊ शकते. अलीकडे, सस्तन प्राण्यांच्या कृत्रिम गुणसूत्रांवर आधारित वेक्टरच्या निर्मितीवर विशेष लक्ष दिले गेले आहे. पारंपारिक गुणसूत्रांच्या मुख्य संरचनात्मक घटकांच्या उपस्थितीमुळे, अशी लहान-गुणसूत्र पेशींमध्ये दीर्घकाळ टिकून राहतात आणि पूर्ण-आकाराची (जीनोमिक) जीन्स आणि त्यांचे नैसर्गिक नियामक घटक वाहून नेण्यास सक्षम असतात, ज्यासाठी आवश्यक असतात. योग्य ऑपरेशनजनुक, योग्य वेळी योग्य टिश्यूमध्ये.

जीन आणि सेल थेरपी हरवलेल्या पेशी आणि ऊतींचे पुनर्संचयित करण्यासाठी आणि अवयवांच्या अनुवांशिक अभियांत्रिकी डिझाइनसाठी उज्ज्वल संभावना उघडते, जे निःसंशयपणे बायोमेडिकल संशोधनाच्या पद्धतींच्या शस्त्रागाराचा लक्षणीय विस्तार करेल आणि मानवी जीवन टिकवून ठेवण्यासाठी आणि दीर्घकाळापर्यंत नवीन संधी निर्माण करेल.

आज, जीन थेरपी शेवटी एकेकाळी तिच्यावर ठेवलेल्या आशांना सार्थ ठरवू लागली आहे. गेल्या सहा वर्षांत, रुग्णाच्या शरीराच्या काही भागांमध्ये विशिष्ट कार्यात्मक जनुकांच्या परिचयाचा परिणाम म्हणून, आनुवंशिक अंधत्व असलेल्या 40 रुग्णांमध्ये दृष्टी पुनर्संचयित करणे शक्य झाले. ल्युकेमियाच्या विविध प्रकारांविरुद्धच्या लढ्यात चमकदार परिणाम प्राप्त झाले आहेत: 120 विषयांपैकी, अनेक रुग्णांना माफी मिळाली आहे, जी तीन वर्षे टिकली आहे. जीन थेरपीने हिमोफिलियाविरूद्धच्या लढ्यात त्याची प्रभावीता दर्शविली आहे - एक आनुवंशिक रोग, कधीकधी रुग्णाचा मृत्यू होतो. आता रुग्णाला उच्च डोसमध्ये औषधे घेण्याची गरज नाही ज्यामुळे रक्त गोठणे वाढते आणि धोकादायक दुष्परिणाम होतात.

सकारात्मक परिणामांचेही मोठ्या उत्साहात स्वागत करण्यात आले कारण 15 वर्षांपूर्वी जेसी गेल्सिंगर या दुर्मिळ पचन विकाराने ग्रस्त किशोरवयीन यांच्या अकाली मृत्यूनंतर जीन थेरपीला विश्रांती देण्यात आली. एका तरुणाच्या रोगप्रतिकारक शक्तीने परदेशी जनुकाच्या प्रवेशास इतकी हिंसक प्रतिक्रिया दिली की शरीर ते सहन करू शकत नाही. 1990 च्या दशकात जीन थेरपीचे यश अपेक्षेइतके प्रभावी नव्हते.

या सर्वांमुळे आम्हाला वापरलेल्या काही पद्धतींचा पुनर्विचार करण्यास आणि विविध पॅथॉलॉजीज दूर करण्यासाठी जीन थेरपी वापरण्याच्या शक्यतांचे अधिक संयमपूर्वक मूल्यांकन करण्यास प्रवृत्त केले. मला भ्रम सोडून मूलभूत संशोधनाकडे परत यावे लागले. सर्व प्रथम, संभाव्य दुष्परिणामांचे कारण स्थापित करणे आवश्यक होते (जसे की गेल्सिंगरचा मृत्यू झाला) आणि ते कसे टाळायचे ते शिकणे आवश्यक होते. रुग्ण आणि त्यांच्या नातेवाईकांशी संवाद साधण्याकडे अधिक लक्ष दिले पाहिजे, जेणेकरून त्यांचा निर्णय जाणीवपूर्वक होता.

सहा वर्षांपूर्वी कोरी हास नावाच्या आठ वर्षांच्या मुलाला जीन थेरपीने बरे केल्यावर हा टर्निंग पॉइंट आला, ज्याला डोळ्यांच्या झीज झालेल्या आजाराने ग्रासले होते. सुरुवातीला, जीन मॅनिपुलेशनच्या परिणामी, गहाळ प्रथिने डाव्या डोळ्याच्या प्रभावित रेटिनामध्ये तयार होऊ लागली आणि ऑपरेशननंतर चार दिवसांनी, मुलाने प्राणीसंग्रहालयाला भेट दिली आणि त्याच्या अवर्णनीय आनंदाने त्याला समजले की तो एक पाहत आहे. निळे आकाश आणि रंगीबेरंगी फुगे. तीन वर्षांनंतर, उजव्या डोळ्यासह समान हाताळणी केली गेली. आता कोरी इतके चांगले पाहू शकतो की तो आपल्या आजोबांसोबत शिकारीला जाऊ शकतो.

आतापर्यंत, जीन थेरपीने अभ्यासकांच्या शस्त्रागारात प्रवेश केलेला नाही, परंतु पुढील दहा वर्षांत हे होईल अशी आशा आहे. 2012 मध्ये, युरोपमध्ये दुर्मिळ परंतु अत्यंत वेदनादायक पॅथॉलॉजी, तथाकथित फॅमिलीयल लिपोप्रोटीन लिपेसची कमतरता दूर करण्यासाठी याचा वापर करण्याचा प्रयत्न केला गेला. युनायटेड स्टेट्सने 2016 मध्ये औषधांमध्ये जीन थेरपीच्या वापरासाठी मान्यता मिळणे अपेक्षित आहे आणि त्यानंतर दहा वर्षांच्या निष्क्रियतेमध्ये काय गमावले आहे ते पकडावे लागेल.

क्रूर निराशा

संशोधकांना आलेले अपयश प्रारंभिक टप्पेप्रॅक्टिसमध्ये जीन थेरपीचा वापर केल्याने स्पष्टपणे दिसून आले की शरीरात परदेशी जीन्सचा परिचय करून देण्याच्या सर्व परिणामांचा अंदाज घेणे किती कठीण आहे. बर्‍याचदा, सर्वात सुरक्षित वितरण प्रणाली पुरेशा प्रभावी नसतात आणि काही सर्वात प्रभावी वितरण प्रणाली असुरक्षित असतात: एक अतिक्रियाशील रोगप्रतिकारक प्रतिसाद, जसा गेल्सिंगरच्या बाबतीत होता, विकसित होतो किंवा रक्ताचा कर्करोग होतो.

साइड इफेक्ट्स कशामुळे ट्रिगर होतात आणि त्यांचा धोका कसा कमी करायचा हे समजून घेण्यासाठी, आनुवंशिकशास्त्रज्ञांनी सर्वात सामान्य जनुक वितरण प्रणालीचा काळजीपूर्वक अभ्यास करण्यावर लक्ष केंद्रित केले आहे: सूक्ष्म इंजेक्शन सिरिंजसारखे कार्य करणारे व्हायरस डिझाइन करणे.

सर्वप्रथम, रुग्णाच्या शरीरात प्रवेश करण्याच्या उद्देशाने जीन्ससाठी जागा तयार करण्यासाठी व्हायरल डीएनएचा महत्त्वपूर्ण भाग काढून टाकण्यात आला. (या प्रक्रियेमुळे एकाच वेळी व्हायरसची प्रतिकृती तयार होऊ शकली नाही.) लक्ष्यित जनुके वाहून नेणारा बदललेला विषाणू शरीराच्या योग्य भागात इंजेक्ट केला गेला, जिथे तो व्हायरसच्या प्रकारानुसार, सेल्युलर डीएनएच्या योग्य क्षेत्रांमध्ये घातला गेला.

गेल्सिंगरने जीन थेरपी क्लिनिकल चाचण्यांमध्ये स्वेच्छेने काम केले त्या काळात, मानवांमध्ये परदेशी जनुकांसाठी सर्वात सामान्य वितरण प्रणाली एडिनोव्हायरस होते, ज्यामुळे सामान्यतः सौम्य वरच्या श्वसन संक्रमणास कारणीभूत ठरते. पेनसिल्व्हेनिया विद्यापीठातील संशोधकांच्या मते, यकृतामध्ये विषाणूचे इंजेक्शन देणे हा सर्वोत्तम परिणाम आहे; गेल्सिंगरची कमतरता असलेल्या पाचक एंझाइमची निर्मिती करणार्‍या पेशी येथेच आहेत. या एंझाइमच्या जनुकाची एक कार्यात्मक प्रत एका निष्क्रिय विषाणू कणामध्ये घातली गेली आणि असे एक ट्रिलियन कण रुग्णाच्या यकृतामध्ये टोचले गेले.

दुर्दैवाने, काही कण केवळ यकृताच्या पेशींमध्येच नव्हे तर मोठ्या संख्येने मॅक्रोफेजमध्ये देखील प्रवेश करतात - मोठ्या पेशी, रोगप्रतिकारक प्रणालीच्या "सेन्ट्री", तसेच डेंड्रिटिक पेशींमध्ये, नंतरचे सूचित करतात. परदेशी एजंट्सचे आक्रमण. रोगप्रतिकारक शक्तीने ताबडतोब सर्व संक्रमित पेशी नष्ट करण्यास सुरुवात केली आणि या हिंसक प्रक्रियेमुळे अखेरीस रुग्णाचा मृत्यू झाला.

रोगप्रतिकारक प्रतिसादाच्या तीव्रतेने संशोधकांना आश्चर्यचकित केले. इतर 17 स्वयंसेवकांपैकी कोणालाही असे काही नव्हते. हे माहित होते की एडेनोव्हायरस रोगप्रतिकारक प्रतिक्रिया निर्माण करू शकतो, परंतु वर वर्णन केलेल्यापेक्षा किंचित भिन्न असलेल्या एका माकडाला एडेनोव्हायरसचे इंजेक्शन दिले गेले होते, गेल्सिंगरचे केस अद्वितीय होते. "मानवी लोकसंख्या प्राण्यांच्या लोकसंख्येपेक्षा जास्त विषम आहे," पेनसिल्व्हेनिया विद्यापीठाचे जेम्स विल्सन म्हणतात, ज्याने गेल्सिंगरच्या क्लिनिकल चाचण्यांमध्ये लक्ष्यित जनुक वितरण प्रणाली विकसित केली होती. "आणि आमच्या बाबतीत, एक रुग्ण लक्षणीय भिन्न इतरांकडून." विषाणूचा डोस कमी झाला असता तर कदाचित ही शोकांतिका घडली नसती - एक ट्रिलियन कण नव्हे तर अनेक अब्ज. आणखी एक कमतरता अशी होती की अशाच प्रकारच्या चाचण्यांमध्ये माकडाचा मृत्यू झाल्याची माहिती स्वत: रुग्णाला किंवा त्याच्या नातेवाईकांना दिली जात नव्हती आणि या घटनेची माहिती मिळाली असती तर त्यांनी काय निर्णय घेतला असता हे कोणालाही माहीत नव्हते.

गेल्सिंगरला घडलेली शोकांतिका ही शेवटची नव्हती. लवकरच जीन थेरपीच्या मदतीने आणखी एक पॅथॉलॉजी काढून टाकण्याचा प्रयत्न केला गेला - गंभीर संयुक्त इम्युनोडेफिशियन्सी XI (SCID-X1). चाचण्यांमध्ये 20 मुलांचा समावेश होता; त्यापैकी पाच जणांना ल्युकेमिया झाला आणि एका मुलाचा मृत्यू झाला. आणि पुन्हा, डिलिव्हरी सिस्टमला दोष दिला गेला, जरी या प्रकरणात आणखी एक वेक्टर वापरला गेला - एक रेट्रोव्हायरस जो लक्ष्य जीन्स थेट सेल्युलर डीएनएमध्ये घालतो. जीनोममधील त्यांची अचूक स्थिती थोडीशी बदलते आणि काहीवेळा ते ऑन्कोजीनच्या जवळ चालू होतात, ज्यामुळे, विशिष्ट परिस्थितींमध्ये, कर्करोगाचा उदय होतो.

तंत्रज्ञान पुनरावृत्ती

रेट्रो- आणि एडिनोव्हायरसचा वेक्टर म्हणून वापर केल्याच्या दुःखद परिणामांमुळे आम्हाला इतर वाहकांकडे वळण्यास भाग पाडले. परिणामी, दोन व्हायरस निवडले गेले.

यापैकी पहिला, एडेनो-संबंधित व्हायरस (AAV), मानवांमध्ये कोणतेही संक्रमण होत नाही. आपल्यापैकी बहुतेक जण आपल्या आयुष्यात कधी ना कधी त्याचे वाहक बनतात आणि यामुळेच रोगप्रतिकारक शक्ती जेव्हा वेक्टर म्हणून कार्य करते तेव्हा त्याला प्रतिसाद देण्याची शक्यता नसते. AAV चे आणखी एक वैशिष्ट्य आहे जे साइड इफेक्ट्सचा धोका कमी करण्यास मदत करते: ते अनेक जाती (सेरोटाइप) द्वारे दर्शविले जाते, ज्यापैकी प्रत्येकजण त्याच्या "स्वतःच्या" अवयवाच्या किंवा ऊतींच्या पेशींना संक्रमित करण्यास प्राधान्य देतो. तर, AAV2 साठी, हे डोळे आहेत, AAV8 साठी, यकृत, AAV9 साठी, हृदयाचे स्नायू आणि मेंदू. शरीराच्या लक्ष्यित भागासाठी इष्टतम असलेल्या विषाणूचा ताण निवडणे आणि रोगप्रतिकारक प्रतिक्रिया आणि इतर अवांछित प्रभाव कमी करणे शक्य आहे. याव्यतिरिक्त, AAVue त्याचे अनुवांशिक साहित्य यजमान सेलच्या जीनोममध्ये समाविष्ट करते आणि त्यामुळे यादृच्छिकपणे ऑन्कोजीन सक्रिय करून कर्करोग होऊ शकत नाही.

एडेनो-संबंधित विषाणूची प्रथम 1996 मध्ये अनुवांशिक सामग्री लक्ष्यित ऊतकांपर्यंत पोहोचवण्याच्या क्षमतेची चाचणी घेण्यात आली. सिस्टिक फायब्रोसिसने ग्रस्त स्वयंसेवकांवर चाचण्या घेण्यात आल्या. तेव्हापासून, विषाणूचे 11 सेरोटाइप ओळखले गेले आहेत आणि त्यांच्या घटकांमधून शेकडो सुरक्षित, निवडक वेक्टर तयार केले गेले आहेत. पार्किन्सन्स आणि अल्झायमर रोग तसेच हिमोफिलिया, मस्क्यूलर डिस्ट्रॉफी, हृदय अपयश आणि अंधत्व यासारख्या पॅथॉलॉजीजमध्ये जीन थेरपीसाठी एएव्ही-आधारित वेक्टर्सची सध्या चाचणी केली जात आहे.

दुसरा विषाणू, आश्चर्याची गोष्ट म्हणजे, एड्सचा कारक घटक, मानवी इम्युनोडेफिशियन्सी व्हायरसची कमकुवत आवृत्ती आहे. चला त्याच्या वाईट प्रतिष्ठेबद्दल क्षणभर विसरून जाऊ आणि सदिश म्हणून त्याच्या फायद्यांवर लक्ष केंद्रित करूया. HIV हा Rstrovirus कुटुंबातील Lentivirus वंशाचा सदस्य आहे. हे रोगप्रतिकारक प्रणालीच्या पेशींवर परिणाम करते आणि - जे खूप महत्वाचे आहे - ऑन्कोजीन सक्रिय करत नाही.

जर आपण एचआयव्हीच्या प्राणघातक परिणामासाठी जबाबदार जीन्स काढून टाकले तर आपल्याला विस्तृत शक्यतांसह एक उत्कृष्ट वेक्टर मिळेल. असे माजी स्टुअर्ट नेलर म्हणतात वैज्ञानिक सल्लागारइंग्रजी कंपनी ऑक्सफर्ड बायोमेडिका. लहान AAV च्या उलट, "तटस्थ" एचआयव्ही एकाच वेळी अनेक जनुकांच्या हस्तांतरणासाठी योग्य आहे. हे गैर-विषारी आहे आणि रोगप्रतिकारक प्रतिसाद देत नाही. संसर्गास कारणीभूत ठरण्याच्या क्षमतेपासून वंचित, लेन्टीव्हायरस विविध पॅथॉलॉजीज, विशेषतः एडेनोल्यूकोडिस्ट्रॉफी काढून टाकण्यासाठी वापरण्याच्या शक्यतेसाठी चाचणी केली जात आहे. आजपर्यंत, या निदानाची अनेक मुले जीन थेरपीमुळे शाळेत परत येऊ शकली आहेत.

एचआयव्ही एएव्हीएन वापरून क्लिनिकल चाचण्यांच्या समांतर, जुन्या व्हायरल वेक्टर्समध्ये बदल करण्याचे काम चालू आहे जेणेकरून ते विशिष्ट परिस्थितीत वापरता येतील. तर, रेट्रोव्हायरस (एचआयव्हीचा अपवाद वगळता) अनुवांशिकरित्या सुधारित केले जातात जेणेकरून ते ल्युकेमिया होऊ शकत नाहीत.

अगदी एडेनोव्हायरस, ज्याच्या वापरामुळे गेल्सिंगरचा मृत्यू झाला, तो पूर्णपणे नाकारला जाणार नाही. आता ते फक्त शरीराच्या त्या भागांमध्ये इंजेक्शन दिले जाते जेथे रोगप्रतिकारक प्रतिसाद मिळण्याची शक्यता नाही. डोके आणि मानेच्या कर्करोगासाठी रेडिएशनच्या संपर्कात असलेल्या रुग्णांमध्ये झेरोटॉमी (कोरडे तोंड) साठी जीन थेरपी एक संभाव्य अनुप्रयोग आहे. ज्यामध्ये नुकसान लाळ ग्रंथी.

नॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ हेल्थ लाळेच्या ग्रंथींमध्ये पाणी जाण्यासाठी वाहिन्यांच्या निर्मितीमध्ये मध्यस्थी करणार्‍या जनुकांच्या योग्य पेशींच्या परिचयावर आधारित दृष्टिकोनाची क्लिनिकल चाचणी (थोड्या संख्येने स्वयंसेवकांचा समावेश) करत आहे. नंतरचे लहान आणि कमी-अधिक प्रमाणात वेगळे असल्याने, आणि व्हायरसचा डोस एकदा मिळालेल्या गेल्सिंगरपेक्षा 1,000 पट कमी असल्याने, अती मजबूत रोगप्रतिकारक प्रतिक्रिया होण्याची शक्यता कमी केली जाते. विकसकांच्या मते, लक्ष्य पेशींपर्यंत पोहोचलेले नसलेले विषाणूचे कण लाळेत नष्ट केले पाहिजेत, त्यातून थुंकले पाहिजेत किंवा गिळले पाहिजेत, ज्यामुळे रोगप्रतिकारक प्रतिक्रिया विकसित होण्याचा धोका पुन्हा कमी होतो. 2006 पासून, या पद्धतीमुळे 11 रुग्णांच्या स्थितीत लक्षणीय सुधारणा झाली आहे.

नवीन लक्ष्य

यशामुळे प्रोत्साहित होऊन, वैद्यकीय आनुवंशिकशास्त्रज्ञांनी जनुक थेरपीची व्याप्ती वाढवली आणि त्याच्या मदतीने गैर-आनुवंशिक अनुवांशिक दोष दूर करण्याचा प्रयत्न केला.

उदाहरणार्थ, पेनसिल्व्हेनिया विद्यापीठ आधीच बालपणातील सर्वात सामान्य कर्करोग - तीव्र लिम्फोब्लास्टिक ल्युकेमिया (ALL) विरुद्धच्या लढ्यात हा दृष्टिकोन वापरत आहे. या निदान असलेल्या अंदाजे 20% मुलांना पारंपारिक केमोथेरपीने मदत केली जात नाही.

अशा प्रकरणांमध्ये जीन थेरपी विशेषतः गुंतागुंतीची असते आणि ती काइमेरिक अँटीजन रिसेप्टर्स (CARs) च्या वापरावर अवलंबून असते. प्राचीन ग्रीक पौराणिक कथेतील chimeras प्रमाणे, विविध प्राण्यांच्या शरीराच्या अवयवांचा समावेश होतो, हे रिसेप्टर्स रोगप्रतिकारक प्रणालीच्या दोन घटकांचे एक कॉम्प्लेक्स आहेत जे सामान्यतः शरीरात आढळत नाहीत. ज्या टी पेशींना ते जोडलेले असते ते सामान्य पेशींपेक्षा जास्त प्रमाणात ल्युकेमिया पेशींमध्ये आढळणारे विशिष्ट प्रथिने शोधण्याची आणि असामान्य पेशी नष्ट करण्याची क्षमता प्राप्त करतात. प्रथम विषय दीर्घकालीन ल्युकेमिया असलेले प्रौढ रुग्ण होते: परिणाम उत्साहवर्धक होते. आजारी मुलांवरील चाचण्यांचा परिणाम सर्व अपेक्षांपेक्षा जास्त आहे.

मे 2010 मध्ये एमिली व्हाईटहेडला ल्युकेमिया झाल्याचे निदान झाले तेव्हा ती नऊ वर्षांची होती. केमोथेरपीची दोन चक्रे अयशस्वी झाली. 2012 च्या वसंत ऋतूमध्ये, एक तिसरा कोर्स दिला गेला ज्यामुळे एखाद्या प्रौढ व्यक्तीचा मृत्यू होऊ शकतो, परंतु मुलगी वाचली, जरी तिला मूत्रपिंड, यकृत आणि प्लीहा समस्या विकसित झाल्या. उपस्थित चिकित्सक ब्रूस लेव्हिन यांच्या मते. "एमिली मृत्यूच्या उंबरठ्यावर होती."

मग त्यांनी तिच्याकडून रक्त घेतले, टी-सेल्स वेगळे केले आणि त्यांना लेन्टीव्हायरसचे इंजेक्शन दिले. ज्या जीनोममध्ये लक्ष्यित जीन्स पूर्वी समाविष्ट केले होते. रुग्णाच्या शरीरात काईमेरिक टी पेशी पुन्हा इंजेक्शन दिल्यानंतर तिची प्रकृती झपाट्याने सुधारू लागली. तीन आठवड्यांनंतर, तिच्या अस्थिमज्जामधील 25% टी पेशी अनुवांशिकरित्या सुधारित केल्या गेल्या आणि कर्करोगाच्या पेशींचा "शोध" घेण्यास सुरुवात केली. “एप्रिलमध्ये मुलगी पूर्णपणे टक्कल पडली. - लेव्हिन आठवते, - आणि ऑगस्टपर्यंत त्याने त्याचे पूर्वीचे स्वरूप प्राप्त केले होते आणि शाळेसाठी तयार होते.

सुधारित टी पेशी तिच्या उर्वरित आयुष्यासाठी कार्य करण्याची शक्यता नाही, परंतु प्रक्रिया नेहमी पुनरावृत्ती केली जाऊ शकते. दरम्यान, जाड तपकिरी केस असलेली ही सुंदर मुलगी कर्करोगाच्या पेशींपासून मुक्त आहे. 2013 च्या शरद ऋतूत, वैद्यकीय अनुवंशशास्त्रज्ञांच्या अनेक गटांनी एमिली व्हाईटहेड सारख्याच ल्युकेमियाच्या 120 रूग्णांवर तसेच इतर प्रकारांसह उपचार करण्यासाठी CAR तंत्राचा वापर केल्याचा अहवाल दिला. पाच प्रौढ आणि 22 पैकी 19 मुले माफीत गेले.

संभावना

आता जीन थेरपी तज्ज्ञांसमोर आणखी एक आव्हान आहे: त्यांना क्वालिटी अॅश्युरन्स अथॉरिटीकडून मान्यता मिळणे आवश्यक आहे. अन्न उत्पादनेआणि औषधे(FDA) त्यांच्या क्लिनिकमध्ये नेहमीपेक्षा सुरक्षित वेक्टर प्रणाली वापरण्यासाठी. स्वयंसेवकांच्या मोठ्या गटाचा समावेश असलेल्या फेज III क्लिनिकल चाचणीचे आयोजन करणे आवश्यक आहे. यास सहसा एक ते पाच वर्षे लागतात. 2013 च्या अखेरीस, 2,000 चाचण्यांपैकी अंदाजे 5% चाचण्या या टप्प्यावर पोहोचल्या आहेत. लेबर रोगाने ग्रस्त असलेल्या रूग्णांवर उपचार करण्याच्या पद्धतीचे निर्माते (माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएमधील उत्परिवर्तनामुळे दृष्टी कमी होणे: आठ वर्षांच्या हासला हे पॅथॉलॉजी होते) इतरांपेक्षा पुढे गेले आहेत. अनेक डझन रुग्णांनी जीन थेरपीच्या मदतीने दृष्टी पुनर्संचयित केली आहे.

स्पर्धेसाठी लेख "bio/mol/text": « मीशाचा जन्म 12 फेब्रुवारीला निरोगी मूल म्हणून झाला होता. परंतु 1.5 महिन्यांत, माझ्या लक्षात येऊ लागले की सर्व छायाचित्रांमध्ये बाळ त्याच स्थितीत आहे, जसे की त्याचे पाय गतिहीन आहेत. काही आठवड्यांतच, आम्हाला निदान झाले, सहानुभूती मिळाली आणि दुसऱ्यांदा नियोजन सुरू करण्याचा सल्ला दिला गेला, निरोगी मूल " जीन्सच्या घातक संयोगामुळे, मीशाला, इतर मुलांप्रमाणेच हा आजार होण्यास भाग पाडले गेले लहान आयुष्यप्रत्येक हालचालीसाठी लढा. जिवावर उदार होऊन, सर्व शक्तीनिशी लढा, पण शेवटी पराभूत व्हा. पाठीचा कणा स्नायू शोष (SMA) जनुकीय विसंगतींपैकी एक आहे ज्यासमोर मानवता अजूनही शक्तीहीन आहे. तथापि, आज वैद्यकीय जगामध्ये जीन थेरपीमध्ये होत असलेली प्रगती SMA आणि इतर गंभीर आजारांमध्ये बदलू शकते. आनुवंशिक पॅथॉलॉजीजबरा करण्यायोग्य श्रेणीमध्ये. शिवाय - गर्भाशयातही बरा होतो.

स्पर्धेची सामान्य प्रायोजक डायएम कंपनी आहे: जैविक संशोधन आणि उत्पादनासाठी उपकरणे, अभिकर्मक आणि उपभोग्य वस्तूंचा सर्वात मोठा पुरवठादार.

ऑडियन्स चॉइस अवॉर्डचे प्रायोजक मेडिकल जेनेटिक सेंटर होते.

स्पर्धेचे "पुस्तक" प्रायोजक - "अल्पिना नॉन फिक्शन"

निसर्ग चुका करतो, माणूस सुधारतो

जीन थेरपीची संकल्पना सर्व अलौकिक बुद्धिमत्तेप्रमाणेच मोहक आणि सुंदर आहे. यामध्ये विविध रोगांशी संबंधित "चुकीचे" जनुक बदलण्यासाठी वेक्टर सिस्टमच्या मदतीने सेलमध्ये निरोगी अनुवांशिक सामग्रीचे वितरण समाविष्ट आहे (चित्र 1).

कर्करोग आणि आनुवंशिक विसंगती, विशेषतः रेटिनायटिस पिगमेंटोसाच्या उपचारांमध्ये जीन थेरपी कोणत्या संधी उघडतात याबद्दल "बायोमोलेक्यूल" ने आधीच तपशीलवार लिहिले आहे.

आणि जर गेल्या शतकाच्या 80 च्या दशकात, जेव्हा ते जीन थेरपीबद्दल जोरदारपणे बोलत होते, तेव्हा तिचा सिद्धांत अनेकांना "बॅक टू द फ्यूचर" टेपच्या स्क्रिप्टचा एक सातत्य आहे असे वाटले, तर आज ते एक वास्तव बनले आहे जे उघडते. नवीन, खरोखर अमर्याद संभावना.

तथापि, हे स्पष्ट आहे की जनुक थेरपीला अनेक मर्यादा आहेत, विशेषत: जेव्हा ते आनुवंशिक रोगांचा विचार करते. सर्व प्रथम, अशा प्रकरणांमध्ये पॅथॉलॉजिकल प्रक्रिया गर्भाशयात देखील सुरू होऊ शकते. अखेरीस रोगाचे निदान होईपर्यंत - आणि हे काहीवेळा मुलाच्या जन्मानंतर अनेक वर्षांनी घडते - पेशी आणि अवयवांना अपरिवर्तनीय नुकसान होऊ शकते, ज्यामुळे उपचारात्मक पर्याय लक्षणीयरीत्या कमी होतात किंवा ते रद्द होतात.

या समस्येचे निराकरण करण्याची संधी आधुनिक प्रसवपूर्व निदानामुळे दिसून आली, ज्यामुळे गर्भधारणेच्या सुरुवातीच्या काळात गुणसूत्रातील दोष शोधणे शक्य होते. आक्रमक तंत्रांचा वापर करून गर्भाची कोणतीही सामग्री मिळाल्यामुळे, अनुवांशिक रोगांचे त्वरित आणि विश्वासार्ह निदान करणे शक्य आहे. आणि हिमोग्लोबिनोपॅथीच्या प्रकरणांमध्ये, आक्रमक हाताळणीची आवश्यकता पूर्णपणे अदृश्य होते: त्यांना ओळखण्यासाठी, मातृ रक्तपेशींमधून गर्भाच्या डीएनएची तपासणी करणे पुरेसे आहे.

जीन थेरपीच्या प्रगतीसह आधुनिक प्रसवपूर्व निदान तंत्रे निसर्गाची "चूक" सुधारण्याची आणि पेशींच्या अपरिवर्तनीय नुकसानापूर्वीच पॅथॉलॉजिकल प्रक्रियेत हस्तक्षेप करण्याची एक अनोखी संधी प्रदान करते. गर्भाशयात असलेल्या मुलाच्या विविध रोगांवर उपचार करा किंवा त्यानुसार किमान, रोगाची प्रगती समाविष्ट करण्यासाठी, सर्व शक्यतांमध्ये, करू शकता गर्भ जनुक थेरपी, किंवा गर्भ जनुक थेरपी.

भ्रूण जनुक थेरपीची कल्पना नवीन नाही: प्रौढांमध्ये जनुक थेरपीच्या पहिल्या प्रयत्नानंतर काही वर्षांनी, 1994 मध्ये, संशोधकांनी गर्भाशयात अभिनव तंत्राच्या वापरावर गंभीरपणे चर्चा करण्यास सुरुवात केली. आज, जेव्हा गर्भातील अनुवांशिक रोगांचे उपचार जवळजवळ एक विलक्षण संभाव्यतेतून प्रत्यक्षात बदलले आहेत, तेव्हा बरेच शोधनिबंध प्रकाशित झाले आहेत, जेथे गर्भ जनुक थेरपी आणि प्रौढ जनुक थेरपीच्या तुलनेत त्याचे फायदे तपशीलवार अभ्यासले गेले आहेत.

जन्मपूर्व विरुद्धजन्मानंतर

अनुवांशिक विसंगतीच्या इंट्रायूटरिन सुधारण्याच्या सल्ल्याबद्दलच्या प्रश्नांची अपेक्षा करून, आपण जन्मानंतरच्या जनुक थेरपीच्या तुलनेत गर्भाच्या जनुक थेरपीच्या फायद्यांवर त्वरित लक्ष देऊ या.

अवयव आणि प्रणालींवर प्रभाव टाकण्यासाठी भरपूर संधी

हे ज्ञात आहे की बर्याच अनुवांशिक रोगांमध्ये (उदाहरणार्थ, एपिडर्मोलिसिस बुलोसा किंवा सिस्टिक फायब्रोसिस), जन्मानंतर लगेचच पॅथॉलॉजिकल प्रक्रियेच्या मुख्य दुव्यांवर प्रभाव पाडणे खूप कठीण आहे. विकसनशील गर्भातील उत्परिवर्ती जनुकांची दुरुस्ती स्टेम पेशींच्या लोकसंख्येमध्ये जलद वाढ करण्यास अनुमती देते, ज्यामुळे संक्रमण झालेल्या पेशींचा एक मोठा पूल उपलब्ध होतो आणि परिणामी, एक स्पष्ट उपचारात्मक परिणाम होतो.

अनुवांशिक सामग्री वाहून नेणाऱ्या क्लिनिकल वेक्टरचे सरलीकृत उत्पादन

व्हायरल वेक्टरचा डोस ज्याद्वारे अनुवांशिक सामग्री हस्तांतरित केली जाते ते शरीराच्या वजनावर अवलंबून असते. गर्भाच्या लहान आकारामुळे, प्रौढ जनुक थेरपीच्या वेळी समान डोसमध्ये वेक्टरचे जास्त जैव वितरण साध्य करणे शक्य आहे. यामुळे वेळ आणि पैसा दोन्हीची बचत होते. बचत किती महत्त्वपूर्ण आहे याची कल्पना करण्यासाठी, साध्या तुलनात्मक डेटा मदत करतात: उदाहरणार्थ, गर्भधारणेच्या 14-16 आठवड्यांत गर्भ ( इष्टतम वेळवेक्टर इंडक्शन) चे वजन सुमारे 100 ग्रॅम असते, तर प्रौढ व्यक्तीचे शरीराचे सरासरी वजन सुमारे 60 किलो असते.

निकृष्ट प्रतिरक्षा प्रतिसादामुळे थेरपीची प्रभावीता वाढवणे

बर्‍याच अभ्यासांनी हे सिद्ध केले आहे की सामान्यतः वेक्टर म्हणून वापरल्या जाणार्‍या विशिष्ट सेरोटाइपच्या एडेनोव्हायरस आणि एडेनो-संबंधित व्हायरस (एएव्ही) (चित्र 2) ची विनोदी प्रतिकारशक्ती ट्रान्सजीन अभिव्यक्ती अयशस्वी होऊ शकते. यशस्वी प्रत्यारोपणासाठी हा एक महत्त्वाचा अडसर ठरू शकतो.

या विषाणू वाहकांना रोगप्रतिकारक प्रतिसाद प्राप्त झालेल्या अंदाजे 50% प्रौढांना धोका असतो. परंतु संवेदनशीलतेच्या अनुपस्थितीत देखील, प्रौढांमध्ये वेक्टरचा परिचय अनेकदा रोगप्रतिकारक प्रतिसादाच्या विकासास कारणीभूत ठरतो ज्यामुळे ट्रान्सजेन अभिव्यक्तीचा कालावधी आणि पातळी कमी होते. तर, प्रोटीन जनुकासह एडेनोव्हायरल वेक्टरच्या इंट्रामस्क्युलर इंजेक्शननंतर डिस्ट्रोफिनड्यूकेन मस्क्यूलर डिस्ट्रॉफी असलेले प्रौढ उंदीर डिस्ट्रोफिनसाठी प्रतिपिंडे विकसित करतात, जे अभिव्यक्तीच्या कार्यक्षमतेत लक्षणीय घट होण्याशी संबंधित आहेत. त्याच वेळी, गर्भाशयातील गर्भ रोगप्रतिकारकदृष्ट्या अपरिपक्व आहे, ज्यामुळे रोगप्रतिकारक प्रतिसादाद्वारे लादलेल्या मर्यादेशिवाय व्हायरल वेक्टर आणि ट्रान्सजेनिक उत्पादन वितरित करणे शक्य होते.

प्रसवोत्तर सुधारणांच्या तुलनेत गर्भाच्या थेरपीचे स्पष्ट फायदे त्याची उच्च कार्यक्षमता आणि उपयुक्तता सुनिश्चित करतात, विशेषत: गंभीर, जीवघेणा रोगांमध्ये. जरी प्रकरणांमध्ये पूर्ण बरासाध्य करणे अशक्य आहे, गर्भाची जीन थेरपी रोगाच्या पॅथॉलॉजिकल लिंक्सवर प्रभाव टाकू शकते, त्याचा कोर्स सुलभ करते आणि रोगनिदान सुधारते. आणि म्हणूनच, तीच हजारो कुटुंबांसाठी गर्भधारणा संपुष्टात आणण्यासाठी एकमेव उपचारात्मक पर्याय बनू शकते. शिवाय, क्लिनिकल प्रॅक्टिसमध्ये गर्भाच्या जीन थेरपीचा परिचय करून संभाव्यपणे नियंत्रित केल्या जाऊ शकणार्‍या रोगांची संख्या खरोखरच खूप मोठी आहे.

संभावना आणि संधी

गर्भ जनुक थेरपी अनेक धोकादायक पॅथॉलॉजीज नियंत्रित करण्यास सक्षम असल्याचे मानले जाते. त्यापैकी फक्त एक लहान अंश तक्ता 1 मध्ये सादर केले आहेत.

तक्ता 1. गर्भ जीन थेरपीद्वारे नियंत्रित केले जाऊ शकणारे रोग .

आजार	जीन थेरपी औषध	लक्ष्य पेशी आणि/किंवा अवयव	रोगाच्या प्रकटीकरणाचे वय	व्यापकता	आयुर्मान
सिस्टिक फायब्रोसिस	CFTR (ट्रान्समेम्ब्रेन रेग्युलेटर)	श्वसन मार्ग आणि आतड्यांमधील उपकला पेशी	गर्भधारणेचा तिसरा तिमाही	1:4000	सुमारे 35 वर्षांचा
ड्यूकेन मस्क्यूलर डिस्ट्रॉफी	डिस्ट्रोफिन	मायोसाइट्स	2 वर्ष	1:4500	25 वर्षे
पाठीचा कणा स्नायू शोष	SMN प्रथिने	मोटोन्यूरॉन्स	6 महिने (प्रकार I)	1:10 000	2 वर्ष
हिमोफिलिया	कोग्युलेशन फॅक्टर VIII किंवा IX	हिपॅटोसाइट्स	1 वर्ष	1:6000
बीटा थॅलेसेमिया	ग्लोबिन	RBC पूर्ववर्ती	एक वर्षापर्यंत	1:2700	20 वर्षांपर्यंत
गौचर रोग	ग्लुकोसेरेब्रोसिडेस	हिपॅटोसाइट्स	9.5 वर्षे	1:59 000	2 वर्षांपेक्षा कमी
युरिया सायकल दोष	ऑर्निथिन ट्रान्सकार्बामायलेज	हिपॅटोसाइट्स	2 दिवस	1:30 000	2 दिवस
एपिडर्मोलिसिस बुलोसा	कोलेजन प्रकार VII	केराटिनोसाइट्स	जन्म	1:40 000	योग्य थेरपीसह सामान्य कालावधीजीवन
हायपोक्सिक इस्केमिक एन्सेफॅलोपॅथी	न्यूरोट्रॉफिक घटक	कॉर्टिकल न्यूरॉन्स	जन्म	1:1000	योग्य थेरपीसह, सामान्य आयुर्मान
गंभीर इंट्रायूटरिन वाढ मंदता	प्लेसेंटल वाढीचे घटक	ट्रॉफोब्लास्ट	गर्भ	1:500	काही दिवस

याव्यतिरिक्त, काही पॅथॉलॉजीज ज्यांना गर्भाच्या थेरपीने नियंत्रित केले जाण्याची अपेक्षा केली जाऊ शकते त्यात हे समाविष्ट आहे:

• इम्युनोडेफिशियन्सी विकार- नग्न लिम्फोसाइट सिंड्रोम, उपास्थि हायपोप्लासिया, चेडियाक-हिगाशी सिंड्रोम, क्रॉनिक ग्रॅन्युलोमॅटस रोग, कोस्टमॅन सिंड्रोम, ल्यूकोसाइट आसंजन कमतरता, ओमेन सिंड्रोम, विस्कोट-अल्ड्रिच सिंड्रोम.
• हिमोग्लोबिनोपॅथी- आरएच रोग, जन्मजात एरिथ्रोपोएटिक पोर्फेरिया.
• एंजाइम क्रियाकलापांच्या कमतरतेशी संबंधित रोग, - गौचर रोग, क्रॅबे रोग, मेटाक्रोमॅटिक ल्यूकोडिस्ट्रॉफी, म्यूकोपोलिसॅकरिडोसेस, व्हॉलमन रोग, निमन-पिक रोग.
• इतर- जन्मजात डिस्केराटोसिस, फॅमिलीअल हेमॅफॅगोसाइटिक लिम्फोहिस्टिओसिस्टोसिस, इन्फंटाइल ऑस्टियोपेट्रोसिस, श्वचमन-डायमंड सिंड्रोम इ.

गर्भाच्या जीन थेरपीच्या "खांद्यावर" असू शकतील अशा रोगांची यादी आश्चर्यकारक आहे: बहुधा, हे तंत्र मोनोजेनिक रोगांमुळे होणा-या पॅथॉलॉजिकल प्रक्रियेत हस्तक्षेप करण्यास अनुमती देईल जे पूर्वी एखाद्या व्यक्तीच्या नियंत्रणाबाहेर होते. जागतिक आरोग्य संघटनेनुसार त्यांची संख्या दहा हजारांवर पोहोचली आहे. तरीसुद्धा, अनेक मर्यादांचे अस्तित्व आणि सर्व प्रथम, इंट्रायूटरिन जीन थेरपीशी संबंधित आई आणि गर्भासाठी जोखीम लक्षात घेणे आवश्यक आहे.

भीती आणि धोके

जन्मपूर्व जनुक हस्तांतरणाचे विशिष्ट धोके मूलतः जन्मोत्तर जनुक थेरपीच्या जोखमींपेक्षा वेगळे आहेत. त्यात अल्प मुदतीचा समावेश होतो प्रतिकूल प्रतिक्रियाआणि प्रसवोत्तर दीर्घकालीन प्रभाव. त्यांची प्रासंगिकता या वस्तुस्थितीमुळे वाढली आहे की, काल्पनिकदृष्ट्या, गर्भाच्या जनुकांच्या अभिव्यक्तीचा जन्मपूर्व आणि जन्मानंतरच्या दोन्ही विकासावर अप्रत्याशित परिणाम होऊ शकतो.

सर्व प्रथम, हस्तांतरण प्रक्रिया स्वतःच गर्भपात, कोरिओअमॅनियोनायटिस आणि अकाली जन्म होण्याची शक्यता वाढण्याशी थेट संबंधित आहे. अभ्यासांनी वेक्टरला दाहक प्रतिक्रियांचे दस्तऐवजीकरण केले आहे, विशेषतः मेंढीच्या गर्भाच्या जनुक थेरपीमध्ये यकृत घुसखोरी आणि यकृत नेक्रोसिस.

गर्भाच्या जीन थेरपीचे यश गर्भाच्या रोगप्रतिकारक प्रतिसादाद्वारे निष्प्रभ केले जाऊ शकते आणि यामुळे अंतिम परिणामासाठी काही धोके असतात. पेशींच्या ट्रान्सड्यूसर प्रणालीद्वारे वेक्टर किंवा ट्रान्सजेनिक प्रोटीनच्या परिचयास विनोदी आणि सेल्युलर प्रतिसाद हस्तांतरण उत्पादने काढून टाकू शकतात किंवा ट्रान्सजेनिक अभिव्यक्ती समतल करू शकतात. त्याच वेळी, अभ्यासांनी गर्भधारणेच्या वयावर रोगप्रतिकारक प्रतिसादाच्या सामर्थ्याची अवलंबित्व दर्शविली आहे. गर्भधारणेच्या सुरुवातीच्या आणि मधल्या टप्प्यात लेन्टीव्हायरल व्हेक्टरच्या परिचयासाठी महत्त्वपूर्ण रोगप्रतिकारक प्रतिसाद नोंदवले गेले नाहीत, तर नंतरच्या टप्प्यात एडेनोव्हायरस वेक्टरच्या परिचयाने, कॅप्सिड प्रतिजन विरूद्ध मजबूत विनोदी प्रतिसाद दिसून आला.

गर्भाच्या जनुक थेरपीतील एक अत्यंत महत्त्वाची समस्या म्हणजे दात्याचे डीएनए अनुक्रम गर्भाला हस्तांतरित केल्यावर उद्भवणारा संभाव्य धोका. जंतू पेशींमध्ये वेक्टर एकत्रीकरण यादृच्छिक असण्याची शक्यता असल्याने, सैद्धांतिकदृष्ट्या त्याचे गर्भासाठी आपत्तीजनक परिणाम होऊ शकतात. खरं तर, गर्भाशयात दात्याची अनुवांशिक सामग्री प्राप्त करणारे मूल उत्परिवर्ती म्हणून जन्माला येते. जीन थेरपीचा नैतिक घटक शास्त्रज्ञ आणि धर्मशास्त्रज्ञांच्या मनाला त्रास देतो. विज्ञानाच्या इतिहासातील सर्वात प्रसिद्ध मेंढरांचा जन्म झाल्यापासून, शेवटची मेंढी देवाच्या योजनेत ढवळाढवळ केल्याने मानवतेसाठी धोक्याची चेतावणी दिली.

आणखी एक महत्त्वाचा पैलू म्हणजे गर्भाच्या पेशींमध्ये म्युटाजेनेसिसची शक्यता, ज्यामुळे काही कार्यात्मक जनुकांमध्ये दोष निर्माण होतो, ज्यामुळे शेवटी नवीन, अधिग्रहित अनुवांशिक रोग किंवा घातक ट्यूमर होऊ शकतो. उंदरांवरील अभ्यासातील डेटा पाहता त्याची शक्यता अधिक वास्तविक दिसते, ज्या दरम्यान भ्रूण उंदरांमधील जनुकांच्या अभिव्यक्तीमुळे यकृतातील ट्यूमरच्या विकासास चालना मिळाली.

या संदर्भात, एक्स-लिंक्ड एकत्रित इम्युनोडेफिशियन्सीसाठी यशस्वी जीन थेरपीनंतर गंभीर साइड इफेक्ट्सचा विकास दर्शविणारे दोन अभ्यासांचे परिणाम अपघाती असू शकत नाहीत: पहिल्या प्रकरणात, मोनोक्लोनल लिम्फोप्रोलिफेरेटिव्ह रोगाचे प्रकटीकरण नोंदवले गेले होते, आणि दुसऱ्या प्रकरणात. , अल्फा / बीटा टी-सेल प्रसार. पहिल्या आणि दुस-या दोन्ही प्रकरणांमध्ये, रेट्रोव्हायरल वेक्टर जीनच्या अगदी जवळ एकत्रित होतो. LMO2टी पेशींच्या वाढीमध्ये.

सैद्धांतिकरित्या जीन थेरपी माजी vivoपेक्षा अधिक सुरक्षित असू शकते vivo मध्येगर्भाचा परिचय वेक्टर. जरी हे रेट्रोव्हायरली ट्रान्सड्यूस केलेल्या पेशींमध्ये म्युटाजेनेसिसची शक्यता नाकारत नाही ग्लासमध्ये, म्युटेजेनचा परिचय अधिक सहजपणे निर्धारित आणि नियंत्रित केला जाऊ शकतो. तथापि, या गुंतागुंत पूर्णपणे नाकारता येत नाहीत.

शेवटी, भ्रूण जनुक थेरपी गर्भाच्या पेशींच्या ट्रान्सडक्शनची संवेदनशीलता वाढवते. अनुक्रमे मेंढी आणि माकड भ्रूणांना वेक्टरच्या इंट्रापेरिटोनियल प्रशासनानंतर नर आणि मादी गोनाड्समध्ये जर्म सेल प्रोजेनिटरमध्ये निम्न-स्तरीय रेट्रोव्हायरल ट्रान्सडक्शन दिसून आले आहे. अनावधानाने संक्रमणास कारणीभूत घटकांच्या विश्लेषणातून असे दिसून आले की जंतूच्या ऊतींची संवेदनाक्षमता गर्भधारणेच्या वयावर अवलंबून असते. उच्च दरगर्भधारणेच्या सुरुवातीच्या काळात संक्रमण.

संभाव्य जोखमीच्या दृष्टिकोनातून, हे स्पष्ट आहे की गर्भाची जनुक थेरपी ही केवळ गंभीर अनुवांशिक रोगांसाठी एक वाजवी उपचार असू शकते, ज्यासाठी त्यांना दुरुस्त करण्यासाठी इतर कोणतेही पर्याय नाहीत. आणि त्यापैकी, अर्थातच, गौचर रोग, इंट्रायूटरिन जीन थेरपीची शक्यता नुकत्याच प्रकाशित झालेल्या एका अभ्यासात दिसून आली.

प्रथम गेला: गौचर रोग

जुलै 2018 मध्ये मासिक निसर्ग औषधसायमन वॉडिंग्टन यांच्या नेतृत्वाखाली उंदरांवरील अभ्यासाचे निकाल प्रकाशित केले. सायमन वॉडिंग्टनलंडन इन्स्टिट्यूट ऑफ वुमेन्स हेल्थ कडून. कामाच्या परिणामांनी न्यूरोडीजेनेरेटिव्ह रोग आणि विशेषतः गौचर रोगाच्या उपचारांमध्ये गर्भाच्या जनुक थेरपीची प्रभावीता दर्शविली. हे सर्वात जास्त आहे सामान्य फॉर्मदुर्मिळ आनुवंशिक fermentopathies मध्ये, जे lysosomal एंझाइम क्रियाकलापाच्या कमतरतेवर आधारित आहे ग्लुकोज सेरेब्रोसिडेस(चित्र 3), जीनमधील उत्परिवर्तनामुळे glucosylceramidase. उत्परिवर्तनाच्या स्वरूपावर अवलंबून, रोगाचा एक गंभीर न्यूरोपॅथिक प्रकार विकसित होऊ शकतो, जो लहानपणापासून प्रकट होतो, किंवा अधिक हळूहळू सुरू होणारा आणि कमी गंभीर लक्षणे असलेला एक प्रकार. गौचर रोगाचे सौम्य स्वरूप रिप्लेसमेंट थेरपीला चांगला प्रतिसाद देतात, परंतु गंभीर स्वरूप अजूनही घातक आहे. गौचर रोगाच्या असाध्य स्वरूपाची चिन्हे आयुष्याच्या पहिल्या महिन्यांत दिसून येतात आणि त्यात प्रगतीशील स्नायू हायपोटेन्शन, विलंबित आणि मागे पडलेला सायकोमोटर विकास आणि इतर न्यूरोलॉजिकल चिन्हे यांचा समावेश होतो.

त्यांच्या अभ्यासात, Waddington et al ने दाखवून दिले की गर्भावस्थेच्या 16 व्या दिवशी उंदीर भ्रूणांना एडेनो-संबंधित व्हायरल वेक्टर 9 (AAV9) च्या इंट्राक्रॅनियल प्रशासनामुळे ग्लुकोज सेरेब्रोसिडेसची अभिव्यक्ती वाढली, ज्यामुळे न्यूरोडीजनरेशन थांबले. त्याच वेळी, मेंदूतील एन्झाइमची क्रिया निरोगी उंदरांच्या तुलनेत होती. आजारी उंदीर अजूनही निदान होते की असूनही दाहक प्रक्रियामेंदूमध्ये, ते नियंत्रण उंदरांपेक्षा लक्षणीयरीत्या विकसित झाले, ज्यांना रोगाच्या तीव्रतेमुळे उपचारानंतर दोन आठवड्यांनंतर euthanized करणे आवश्यक होते.

गर्भाच्या जीन थेरपीने उपचार केलेले उंदीर किमान 18 आठवडे जगले, ते सुपीक आणि मोबाइल होते. विशेष म्हणजे, प्रसूतीनंतर वेक्टरच्या परिचयाने देखील रोगाचा मार्ग सुलभ झाला, परंतु जन्मपूर्व अभिव्यक्तीपेक्षा कमी प्रभावी होता.

AAV9 रक्तप्रवाहातून मेंदूमध्ये प्रवेश करण्यास सक्षम असल्याने, वॉडिंग्टनच्या टीमने आणखी एक प्रयोग केला ज्यामध्ये त्यांनी मेंदूमध्ये नव्हे तर थेट गर्भाच्या उंदरांच्या रक्तामध्ये व्हेक्टरचा लक्षणीय डोस इंजेक्शन केला. अभिव्यक्तीनंतर उंदीर निरोगी उंदरांपासून मोठ्या प्रमाणात वेगळे केले जाऊ शकत नाहीत, परंतु प्रायोगिक परिस्थितीत त्यांचे आयुष्य केवळ 55 दिवसांचे असल्याने, शास्त्रज्ञ इंट्राव्हेनस जीन थेरपीच्या दीर्घकालीन परिणामकारकतेबद्दल निष्कर्ष काढू शकले नाहीत.

वॉडिंग्टनचा प्रयोग आजपर्यंतचा सर्वात गुंतागुंतीचा होता, ज्या दरम्यान प्राण्यांमध्ये भ्रूण जनुक चिकित्सा करण्यात आली. आज संघ महामंडळासोबत काम करतो अपोलो थेरपीटिक्स, ज्याने तीन ब्रिटीश विद्यापीठे आणि तीन मोठ्या फार्मास्युटिकल कंपन्यांच्या प्रयत्नांना एकत्र आणले. वॉडिंग्टन आणि सहकारी नवीन ध्येयाचा पाठपुरावा करत आहेत: यावेळी, त्यांना प्रीक्लिनिकल डेटा मिळविण्याचे आणि मानवांमध्ये संभाव्य उपचारांची चाचणी घेण्याचे आव्हान आहे. आणि संशयवादी मानवांमध्ये गर्भाच्या जनुक थेरपीची संधी विचारात घेतात, ज्याला प्रसूतीपूर्व चाचण्यांमध्ये गौचर रोगाचा समावेश न केल्याने लक्षणीयरीत्या संकुचित केले जाऊ शकते, वॉडिंग्टनची टीम भविष्यासाठी तयार आहे. असे भविष्य जेथे गौचर रोग, ड्यूचेन, एसएमए आणि इतर अनेक दुर्मिळ, परंतु आज, असाध्य रोग बरे होऊ शकतात.

साहित्य

1. चित्रांमधील 12 पद्धती: अनुवांशिक अभियांत्रिकी. भाग II: साधने आणि तंत्रे;
जीन थेरपी वेक्टर्सना रोगप्रतिकारक प्रतिसाद: वेक्टर फंक्शन आणि इफेक्टर यंत्रणांवर प्रभाव. जीन थेर. 11 , S10-S17;
2. सोयुंग सी. गिलख्रिस्ट, मार्टिन पी. ओंटेल, स्टीफन कोचनेक, पॉला आर. क्लेमेन्स. (2002). उच्च-क्षमता एडेनोव्हायरल वेक्टरद्वारे डीएमडी स्नायूंना वितरित पूर्ण-लांबीच्या डिस्ट्रोफिनला रोगप्रतिकारक प्रतिसाद. आण्विक थेरपी. 6 , 359-368;
3. हेदर ए. हार्टमॅन, एव्हरी सी. रॉसिडिस, विल्यम एच. पेरेंटो. (२०१८). यूटेरो जीन थेरपी आणि जीनोम एडिटिंगमध्ये. कर्र स्टेम सेल प्रतिनिधी. 4 , 52-60;
4. अण्णा एल. डेव्हिड, डोनाल्ड पीबल्स. (2008). . सर्वोत्तम सराव आणि संशोधन क्लिनिकल प्रसूतिशास्त्र आणि स्त्रीरोग. 22 , 203-218;
5. जीन थेरपी फ्रंट्सचा सारांश. हिमोफिलियाच्या तटस्थतेसाठी नवीन धोरण;
6. चार्ल्स कौटेल. (2008). त्रास का?: गर्भाशयाच्या जनुक थेरपीमध्ये प्रयत्न करणे योग्य आहे का? . आण्विक थेरपी. 16 , 219-220;
7. माईक थेमिस, सायमन एन. वाडिंग्टन, मॅनफ्रेड श्मिट, क्रिस्टोफ वॉन कॅले, योहे वांग, इ. al. (2005). गर्भ आणि नवजात उंदरांना नॉनप्रिमेट लेन्टीव्हायरल जीन थेरपी वेक्टरच्या वितरणानंतर ऑन्कोजेनेसिस. आण्विक थेरपी. 12 , 763-771;
8. युरोपियन सोसायटी ऑफ जीन थेरपी (ESGT) प्रेस रिलीज, बर्ंड गॅन्सबॅकर. (2003). एक्स-लिंक्ड गंभीर संयुक्त रोगप्रतिकारक कमतरता (एक्स-एससीआयडी) साठी जीन थेरपीच्या क्लिनिकल चाचणीमध्ये दुसऱ्या गंभीर प्रतिकूल घटनेचा अहवाल. जे. जीन मेड.. 5 , 261-262;
9. Giulia Massaro, Citra N. Z. Mattar, Andrew M. S. Wong, Ernestas Sirka, Suzanne M. K. Buckley, et. al. (2018). अर्भकांच्या न्यूरोडीजेनेरेटिव्ह रोगासाठी गर्भाची जीन थेरपी. नॅट मेड. 24 , 1317-1323.

ड्यूकेन मस्क्यूलर डिस्ट्रॉफी हा दुर्मिळ, परंतु तरीही तुलनेने सामान्य अनुवांशिक रोगांपैकी एक आहे. या रोगाचे निदान वयाच्या तीन ते पाचव्या वर्षी केले जाते, सामान्यत: मुलांमध्ये, सुरुवातीला स्वतःला फक्त कठीण हालचालींमध्ये प्रकट होते, वयाच्या दहाव्या वर्षी, अशा मायोडिस्ट्रॉफीने ग्रस्त व्यक्ती यापुढे चालू शकत नाही, वयाच्या 20-22 पर्यंत. आयुष्य संपते. हे X गुणसूत्रावर असलेल्या डिस्ट्रोफिन जनुकातील उत्परिवर्तनामुळे होते. हे एक प्रोटीन एन्कोड करते जे स्नायूंच्या पेशीच्या पडद्याला संकुचित तंतूंशी जोडते. कार्यात्मकपणे, हा एक प्रकारचा स्प्रिंग आहे जो सेल झिल्लीची गुळगुळीत आकुंचन आणि अखंडता सुनिश्चित करतो. जनुकातील उत्परिवर्तनामुळे कंकाल स्नायू ऊतक, डायाफ्राम आणि हृदयाची डिस्ट्रॉफी होते. रोगाचा उपचार हा उपशामक स्वरूपाचा आहे आणि तो फक्त थोडासा त्रास कमी करू शकतो. तथापि, अनुवांशिक अभियांत्रिकीच्या विकासासह, बोगद्याच्या शेवटी प्रकाश आहे.

युद्ध आणि शांतता बद्दल

जीन थेरपी म्हणजे अनुवांशिक रोगांच्या उपचारांसाठी पेशींमध्ये न्यूक्लिक अॅसिडवर आधारित रचनांचे वितरण. अशा थेरपीच्या मदतीने, इच्छित प्रोटीनच्या अभिव्यक्तीची प्रक्रिया बदलून डीएनए आणि आरएनएच्या पातळीवर अनुवांशिक समस्या दुरुस्त करणे शक्य आहे. उदाहरणार्थ, योग्य क्रमासह डीएनए सेलमध्ये वितरित केला जाऊ शकतो, ज्यामधून कार्यात्मक प्रथिने संश्लेषित केले जातात. किंवा, याउलट, काही अनुवांशिक अनुक्रम हटविणे शक्य आहे, जे उत्परिवर्तनाचे हानिकारक प्रभाव कमी करण्यास देखील मदत करेल. सैद्धांतिकदृष्ट्या, हे सोपे आहे, परंतु व्यवहारात, जीन थेरपी ही सूक्ष्म वस्तूंसह कार्य करण्यासाठी सर्वात जटिल तंत्रज्ञानावर आधारित आहे आणि आण्विक जीवशास्त्राच्या क्षेत्रातील प्रगत ज्ञानाच्या संचाचे प्रतिनिधित्व करते.

झिगोट प्रोन्यूक्लियसमध्ये डीएनए इंजेक्शन हे ट्रान्सजीन तयार करण्यासाठी सर्वात जुने आणि सर्वात पारंपारिक तंत्रज्ञान आहे. 400x मॅग्निफिकेशनसह सूक्ष्मदर्शकाखाली अति-पातळ सुया वापरून इंजेक्शन स्वहस्ते केले जाते.

बायोटेक कंपनी मार्लिन बायोटेकचे विकास संचालक, उमेदवार म्हणतात, “डिस्ट्रोफिन जनुक, ज्याच्या उत्परिवर्तनामुळे ड्यूकेन मस्क्यूलर डिस्ट्रॉफीला जन्म दिला जातो, तो खूप मोठा आहे. जैविक विज्ञानवदिम झेरनोव्हकोव्ह. - यात 2.5 दशलक्ष बेस जोड्यांचा समावेश आहे, ज्याची युद्ध आणि शांती या कादंबरीतील अक्षरांच्या संख्येशी तुलना केली जाऊ शकते. आणि आता कल्पना करा की आपण महाकाव्यातील काही महत्त्वाची पाने फाडली आहेत. जर या पृष्ठांवर महत्त्वपूर्ण घटनांचे वर्णन केले असेल, तर पुस्तक समजून घेणे आधीच कठीण होईल. परंतु जनुकासह, सर्वकाही अधिक क्लिष्ट आहे. युद्ध आणि शांततेची दुसरी प्रत शोधणे कठीण नाही आणि नंतर गहाळ पृष्ठे वाचता येतील. परंतु डिस्ट्रोफिन जीन एक्स गुणसूत्रावर स्थित आहे आणि पुरुषांमध्ये फक्त एक आहे. अशा प्रकारे, जन्माच्या वेळी मुलांच्या लैंगिक गुणसूत्रांमध्ये जनुकाची फक्त एक प्रत साठवली जाते. ते घेण्यासाठी दुसरी जागा नाही.

शेवटी, RNA पासून प्रथिने संश्लेषणामध्ये, वाचन फ्रेम जतन करणे महत्वाचे आहे. रीडिंग फ्रेम हे निर्धारित करते की तीन न्यूक्लियोटाइड्सचा कोणता गट कोडोन म्हणून वाचला जातो, जो प्रोटीनमधील एका अमीनो आम्लाशी संबंधित आहे. तीन न्यूक्लियोटाइड्सच्या गुणाकार नसलेल्या डीएनए तुकड्याच्या जनुकामध्ये हटवल्यास, वाचन फ्रेममध्ये एक शिफ्ट होते - एन्कोडिंग बदलते. याची तुलना त्या परिस्थितीशी केली जाऊ शकते जेव्हा, संपूर्ण उर्वरित पुस्तकातील पृष्ठे फाटल्यानंतर, सर्व अक्षरे वर्णानुक्रमानुसार पुढील अक्षरांद्वारे बदलली जातील. अब्राकडाब्रा मिळवा. योग्यरित्या संश्लेषित न झालेल्या प्रथिनाच्या बाबतीत हीच गोष्ट घडते.”

बायोमोलेक्युलर पॅच

पैकी एक प्रभावी पद्धतीसामान्य प्रोटीन संश्लेषण पुनर्संचयित करण्यासाठी जीन थेरपी - लहान न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम वापरून एक्सॉन स्किपिंग. मार्लिन बायोटेकने या पद्धतीचा वापर करून डिस्ट्रोफिन जनुकासह काम करण्याचे तंत्रज्ञान आधीच विकसित केले आहे. जसे ज्ञात आहे, ट्रान्सक्रिप्शन (आरएनए संश्लेषण) प्रक्रियेत, तथाकथित प्रीमेट्रिक्स आरएनए प्रथम तयार होतो, ज्यामध्ये प्रथिने-कोडिंग क्षेत्र (एक्सॉन) आणि नॉन-कोडिंग क्षेत्र (इंट्रोन्स) दोन्ही समाविष्ट असतात. पुढे, स्प्लिसिंग प्रक्रिया सुरू होते, ज्या दरम्यान इंट्रोन्स आणि एक्सॉन वेगळे केले जातात आणि एक "परिपक्व" आरएनए तयार होतो, ज्यामध्ये फक्त एक्सॉन असतात. या क्षणी, काही एक्सॉन्स अवरोधित केले जाऊ शकतात, विशेष रेणूंच्या मदतीने "गोंदवले" जाऊ शकतात. परिणामी, परिपक्व आरएनएमध्ये ते कोडिंग क्षेत्र नसतील ज्यापासून आपण सुटका करू इच्छितो आणि अशा प्रकारे वाचन फ्रेम पुनर्संचयित केली जाईल, प्रथिने संश्लेषित केली जातील.

"आम्ही हे तंत्रज्ञान विट्रोमध्ये डीबग केले आहे," वदिम झेरनोव्हकोव्ह म्हणतात, म्हणजेच ड्यूचेन मायोडिस्ट्रॉफी असलेल्या रुग्णांच्या पेशींपासून विकसित झालेल्या सेल कल्चरवर. परंतु वैयक्तिक पेशी हे जीव नसतात. सेलच्या प्रक्रियेवर आक्रमण करून, आपण परिणामांचे थेट निरीक्षण केले पाहिजे, परंतु नैतिक ते संघटनात्मक - विविध कारणांसाठी चाचण्यांमध्ये लोकांना सामील करणे शक्य नाही. म्हणून, प्रयोगशाळेतील प्राण्यावर आधारित विशिष्ट उत्परिवर्तनांसह ड्यूकेन मस्क्यूलर डिस्ट्रॉफीचे मॉडेल प्राप्त करणे आवश्यक झाले.

मायक्रोवर्ल्डला कसे टोचायचे

ट्रान्सजेनिक प्राणी हे प्रयोगशाळेत मिळालेले प्राणी आहेत, ज्यांच्या जीनोममध्ये बदल हेतुपुरस्सर, जाणीवपूर्वक केले जातात. मागील शतकाच्या 70 च्या दशकात, हे स्पष्ट झाले की ट्रान्सजेन्सची निर्मिती आहे आवश्यक पद्धतजीन्स आणि प्रथिनांच्या कार्याचा अभ्यास. पूर्णतः अनुवांशिकदृष्ट्या सुधारित जीव मिळविण्याच्या सुरुवातीच्या पद्धतींपैकी एक म्हणजे फलित अंड्यांच्या झिगोट्सच्या प्रोन्यूक्लियस ("न्यूक्लियस प्रिकर्सर") मध्ये डीएनएचे इंजेक्शन देणे. हे तार्किक आहे, कारण एखाद्या प्राण्याचे जीनोम त्याच्या विकासाच्या अगदी सुरुवातीस सुधारणे सर्वात सोपे आहे.

आकृती CRISPR/Cas9 प्रक्रिया दर्शविते, ज्यामध्ये subgenomic RNA (sgRNA), त्याचा प्रदेश मार्गदर्शक RNA म्हणून काम करतो आणि Cas9 न्यूक्लीज प्रोटीन, जे मार्गदर्शक RNA द्वारे सूचित केलेल्या साइटवर जीनोमिक DNA चे दोन्ही स्ट्रँड कापते.

झिगोटच्या न्यूक्लियसमध्ये इंजेक्शन ही एक अत्यंत क्षुल्लक प्रक्रिया आहे, कारण आम्ही मायक्रोस्केल्सबद्दल बोलत आहोत. उंदराच्या अंडीचा व्यास 100 µm आहे आणि प्रोन्यूक्लियस 20 µm आहे. ऑपरेशन 400x मॅग्निफिकेशनसह सूक्ष्मदर्शकाखाली होते, परंतु इंजेक्शन हे सर्वात मॅन्युअल काम आहे. अर्थात, "इंजेक्शन" साठी पारंपारिक सिरिंज वापरली जात नाही, परंतु आतमध्ये पोकळ वाहिनी असलेली विशेष काचेची सुई वापरली जाते, जिथे जनुक सामग्री गोळा केली जाते. एक टोक हातात धरले जाऊ शकते, तर दुसरे अति-पातळ आणि तीक्ष्ण आहे - उघड्या डोळ्यांना व्यावहारिकदृष्ट्या अदृश्य. अर्थात, बोरोसिलिकेट काचेची बनलेली अशी नाजूक रचना बर्याच काळासाठी संग्रहित केली जाऊ शकत नाही, म्हणून प्रयोगशाळेत रिक्त स्थानांचा एक संच असतो, जो कामाच्या आधी लगेचच एका विशेष मशीनवर काढला जातो. डाग न ठेवता सेल कॉन्ट्रास्ट इमेजिंगची एक विशेष प्रणाली वापरली जाते - प्रोन्यूक्लियसमधील हस्तक्षेप स्वतःच क्लेशकारक आहे आणि पेशींच्या अस्तित्वासाठी जोखीम घटक आहे. पेंट असा आणखी एक घटक असेल. सुदैवाने, अंडी खूप लवचिक असतात, परंतु ट्रान्सजेनिक प्राण्यांना जन्म देणार्‍या झिगोट्सची संख्या ही डीएनए टोचलेल्या एकूण अंड्यांपैकी केवळ काही टक्के आहे.

पुढील पायरी शस्त्रक्रिया आहे. प्राप्तकर्त्याच्या उंदराच्या ओव्हिडक्टच्या फनेलमध्ये मायक्रोइंजेक्टेड झिगोट्सचे प्रत्यारोपण करण्याचे ऑपरेशन चालू आहे, जे भविष्यातील ट्रान्सजीन्ससाठी सरोगेट मदर होईल. पुढील प्रयोगशाळा प्राणी नैसर्गिकरित्यागर्भधारणेचे चक्र निघून जाते आणि संतती जन्माला येते. सामान्यत: कचरा मध्ये सुमारे 20% ट्रान्सजेनिक उंदीर असतात, जे या पद्धतीची अपूर्णता देखील दर्शविते, कारण त्यात संधीचा मोठा घटक असतो. इंजेक्ट केल्यावर, संशोधक घातल्या गेलेल्या डीएनएचे तुकडे भविष्यातील जीवाच्या जीनोममध्ये कसे एकत्रित केले जातील हे नियंत्रित करू शकत नाही. अशा संयोजनांची उच्च संभाव्यता आहे ज्यामुळे भ्रूण अवस्थेत प्राण्यांचा मृत्यू होईल. तरीही, पद्धत कार्य करते आणि अनेक वैज्ञानिक हेतूंसाठी योग्य आहे.

ट्रान्सजेनिक तंत्रज्ञानाच्या विकासामुळे फार्मास्युटिकल उद्योगाद्वारे मागणी असलेल्या प्राणी प्रथिने तयार करणे शक्य होते. ही प्रथिने ट्रान्सजेनिक शेळ्या आणि गायींच्या दुधातून काढली जातात. कोंबडीच्या अंड्यांमधून विशिष्ट प्रथिने मिळविण्यासाठी तंत्रज्ञान देखील आहेत.

डीएनए कात्री

परंतु CRISPR/Cas9 तंत्रज्ञान वापरून लक्ष्यित जीनोम संपादनावर आधारित अधिक कार्यक्षम मार्ग आहे. "आज, आण्विक जीवशास्त्र काहीसे पालाखालील लांब पल्ल्याच्या सागरी मोहिमेच्या युगासारखे आहे," वदिम झेरनोव्हकोव्ह म्हणतात. - या विज्ञानामध्ये जवळजवळ दरवर्षी असे महत्त्वपूर्ण शोध आहेत जे आपले जीवन बदलू शकतात. उदाहरणार्थ, अनेक वर्षांपूर्वी, सूक्ष्मजीवशास्त्रज्ञांनी बॅक्टेरियाच्या दीर्घ-अभ्यास केलेल्या प्रजातींमध्ये विषाणूजन्य संसर्गाची प्रतिकारशक्ती शोधली. पुढील अभ्यासाच्या परिणामी, असे दिसून आले की जिवाणू डीएनएमध्ये विशेष लोकी (सीआरआयएसपीआर) असते, ज्यामधून आरएनएचे तुकडे संश्लेषित केले जातात जे पूरकपणे बांधू शकतात. न्यूक्लिक ऍसिडस्विदेशी घटक, जसे की डीएनए किंवा आरएनए व्हायरस. Cas9 प्रथिने, जे एक न्यूक्लिझ एंझाइम आहे, अशा RNA ला जोडते. RNA Cas9 साठी मार्गदर्शक म्हणून काम करते, DNA च्या एका विशिष्ट विभागाला चिन्हांकित करते ज्यामध्ये न्यूक्लिझ कट करते. सुमारे तीन ते पाच वर्षांपूर्वी, जीनोम संपादनासाठी CRISPR/Cas9 तंत्रज्ञान विकसित करणारे पहिले वैज्ञानिक पेपर्स आले."

ट्रान्सजेनिक उंदीर गंभीर मानवी अनुवांशिक रोगांचे जिवंत मॉडेल तयार करणे शक्य करतात. लोकांनी या चिमुकल्या जीवांचे कृतज्ञ असले पाहिजे.

यादृच्छिक एम्बेडिंगसाठी बांधकाम सादर करण्याच्या पद्धतीच्या तुलनेत, नवीन पद्धततुम्हाला CRISPR/Cas9 सिस्टीमचे घटक अशा प्रकारे निवडण्याची अनुमती देते की जीनोमच्या इच्छित क्षेत्रांमध्ये अचूकपणे RNA मार्गदर्शकांना लक्ष्य करणे आणि इच्छित डीएनए अनुक्रमे लक्ष्यित हटवणे किंवा समाविष्ट करणे साध्य करणे. या पद्धतीमध्ये त्रुटी देखील शक्य आहेत (मार्गदर्शक RNA कधीकधी चुकीच्या साइटशी कनेक्ट होते ज्यावर ते लक्ष्य केले जाते), परंतु CRISPR/Cas9 वापरताना, ट्रान्सजीन तयार करण्याची कार्यक्षमता आधीच सुमारे 80% आहे. वडिम झेरनोव्हकोव्ह म्हणतात, "या पद्धतीमध्ये केवळ ट्रान्सजीनच्या निर्मितीसाठीच नाही तर इतर क्षेत्रांमध्ये, विशेषत: जीन थेरपीसाठी व्यापक संभावना आहेत." "तथापि, तंत्रज्ञान केवळ त्याच्या प्रवासाच्या सुरूवातीस आहे, आणि नजीकच्या भविष्यात लोक CRISPR/Cas9 वापरून लोकांचे जनुक कोड दुरुस्त करू शकतील याची कल्पना करणे खूप कठीण आहे. जोपर्यंत त्रुटीची शक्यता आहे, तोपर्यंत एक धोका देखील आहे की एखादी व्यक्ती जीनोमचा काही महत्त्वाचा कोडिंग भाग गमावेल.

दुधाचे औषध

मार्लिन बायोटेक या रशियन कंपनीने ट्रान्सजेनिक माऊस तयार करण्यात यश मिळवले आहे ज्यामध्ये ड्यूचेन मस्क्यूलर डिस्ट्रॉफीचे उत्परिवर्तन पूर्णपणे पुनरुत्पादित केले जाते आणि पुढील टप्प्यात जीन थेरपी तंत्रज्ञानाची चाचणी असेल. तथापि, प्रयोगशाळेतील प्राण्यांवर आधारित मानवी अनुवांशिक रोगांचे मॉडेल तयार करणे हे ट्रान्सजेन्सचा एकमेव संभाव्य वापर नाही. तर, रशिया आणि पाश्चात्य प्रयोगशाळांमध्ये, जैवतंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रात काम सुरू आहे, ज्यामुळे फार्मास्युटिकल उद्योगासाठी महत्त्वपूर्ण असलेल्या प्राण्यांच्या उत्पत्तीचे औषधी प्रथिने मिळवणे शक्य होते. गायी किंवा शेळ्या उत्पादक म्हणून काम करू शकतात, ज्यामध्ये दुधात असलेल्या प्रथिनांच्या निर्मितीसाठी सेल्युलर उपकरणे बदलणे शक्य आहे. दुधापासून औषधी प्रथिने काढणे शक्य आहे, जे मिळत नाही रासायनिक मार्गाने, परंतु नैसर्गिक यंत्रणेच्या मदतीने जे औषधाची प्रभावीता वाढवेल. सध्या, मानवी लॅक्टोफेरिन, प्रोरोकिनेज, लाइसोझाइम, एट्रिन, अँटिथ्रॉम्बिन आणि इतर यासारखी औषधी प्रथिने मिळविण्यासाठी तंत्रज्ञान विकसित केले गेले आहे.