Dr. Michele LufinoBu makale Dr. Michele Lufino tarafından BabelFAmily için yazılmıştır.

Tercüme: Esra Çetintaş

17 Haziran 2010, Oxford

Birçok hastalığın nedeni, genin işlevini yitirmesine neden olacak şekilde herhangi bir DNA diziminde meydana gelen hata veya mutasyondur. Mutasyona uğramış genler, hücre için gerekli olan proteini üretemez. Friedreich ataksisi, Frataksin genindeki mutasyon sonucunda meyana gelir ve bu hastalarda hücre için gerekli bir protein olan Frataksin düzeyi oldukça düşüktür.

Gen tedavisi, vücutta önemli bir proteinin kaybolmasıyla sonuçlanarak mutasyon nedeniyle meydana gelen ve aynı genin sağlıklı bir şekilde kopyalanması ile tedavi edilebilecek bir hastalık kavramına dayanır. Hücreye yerleştirilen sağlıklı gen veya transgen, proteinin işlevini yapmasını sağlayacak ve hastalıklı hücreyi sağlıklı hücreye dönüştürecektir.

Başıca ex-vivo ve in-vivo olmak üzere iki çeşit gen tedavisi vardır. Ex-vivo gen tedavisinde hastalardan canlı hücreler alınır ve bu hücrelere laboratuvar ortamında yeni transgen (transdüser hücreler) yerleştirilir. Ardından bu hücreler hastalara nakledilir. Hastaya yerleştirildikten sonra sağlıklı hücrelerin alınan orijinal örnek hücredeki aynı dokuyu oluşturması beklenir. Bu teknik son zamanlarda oldukça önemli başarılara imza atsa da, halen birtakım kullanım kısıtlılıkları mevcuttur. Örneğin, genellikle tedavi edilen doku vücut dışında yaşayamayan hücrelerden oluşur veya tedavi edilen hücrelerin melezleşme oranı, o dokuda bulunan mutasyonlu hücreleri telafi edecek kadar yeterli gelmeyebilir. Bu tür durumlarda in-vivo tedavi tercih edilir. Bu yöntem, sağlıklı genin doğrudan hastalıklı dokuya gönderilmesiyle (örn. kaslara veya sinir sistemine doğrudan bir enjeksiyon ile) gerçekleştirilir. İn-vivo tedavideki DNA dizisi hücrelere girebilecek kadar etkili olmadığından, viral vektörler olarak bilinen modifiye virüsler transgeni doğrudan hastaların hücrelerine taşır. Virüsler, hücrelere nüfuz etme ve DNA dizilerinin konak hücrelere gönderilmesi konusunda özel olarak tasarlanmış makinelere benzer. Gen tedavisinde kullanılan viral vektörler ise, DNA dizisini hücrelere götürebilir, ancak çoğalamaz ve viral DNA dizimi transgen ile yer değiştirdiği için vücuda zarar verir. Bu nedenle transgenlerin taşınmasında viral vektörler kullanılır. Kullanılan viral vektörün türüne göre, organizmanın viral vektöre güçlü immün yanıtı gibi birtakım olumsuzluklar da yaşanabilir. Bu tür sıkıntılarla başa çıkabilmek için, transgen taşınmasında viral olmayan yöntemler geliştirilmeye çalışılmaktadır; ancak bu yöntemlerin etki düzeyleri genellikle sınırlıdır. Bu nedenle günümüzde gen tedavi protokollerinin büyük bir çoğunluğu, viral vektörler ile uygulanmaktadır.

Vektörlerin üretilmesinde önemli bir konu da, transgenlerin hastaların vücuduna nakledilmesidir. Transgen çoğalamadığı için, çoğalabilen hücreler zaman içerisinde transgenin yok olmasına yol açar. Transdüser hücrelerde transgenin sabit kalabilmesini sağlamak amacıyla iki yöntem uygulanabilir. Bunlar hücre kromozomlara vektör entegrasyonu ve ekstrakromozom onarımı. Vektör entegrasyonunda viral vektörler (retrovirüsler ve lentivirüsler gibi), DNA dizisine yerleştiriliyor ve böylece transgen konak hücre DNA malzemesine (genoma) yerleşmiş oluyor. Bunun sonucunda transgen hasta hücre genomun bir parçası oluyor ve her hücre bölünmesinde çoğalabiliyor ve transdüser hücre içerisinde sabit biçimde kalıyor. Bu yöntem etkili bir yöntem olmasına karşın, viral vektörlerin yanlış genom bölgesine transgen yerleştirmesi de ihtimal dahilinde ve bunun sonucunda diğer genler zarar görebilir ve hücre transformasyonu (tümör) meydana gelebilir. Ekstrakromozom onarım yönteminde ise, transgen DNA dizisinde hastanın hücre genomundan bağımsız olarak bulunabilir ve çoğalabilir. Transdüser hücre çoğaldıkça, ekstrakromozom transgeni de çoğalır ve hücre içerisinde kalır. Böylece hasta dokularda görülen protein kaybı telafi edilmiş olur. Bu yaklaşım vektör entegrasyonundan daha risksizdir ve transdüser hücrede transgenin uzun süre tutunmasını sağlar.

FA tedavisi için geliştirilen gen tedavileri çeşitli hücre ve hayvan modelleri üzerinde (FA belirtileri taşıyan hayvanlarda) çalışılmaktadır. Sağlıklı Frataksin transgeni taşıyan ve vektör entegrasyonunun yapıldığı bir çalışma, Frataksin geninin viral vektörler aracılığıyla hücrelere etkili bir şekilde taşınabildiğini, ancak bu vektörlerin düzensiz ve yüksek oranda Frataksin üretimi nedeniyle toksisiteye neden olduğunu gösterdi. Entegre olmayan herpes simplex 1 virüsüne yüklenen vektörlerin de FA hayvan modellerinde sağlıklı bir fenotipi tetikleyebildikleri gösterildi. Günümüzde uzun süreli Frataksin üretimi için gerekli olan düzenli Frataksin protein üretimini sağlamak amacıyla, herpes simplex 1 virüsü ile yeni viral vektör çalışmaları yapılmaktadır.

 Gen tedavisi, FA gibi nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde gerçekten ümit vericidir. Hastalara sağlıklı Frataksin geninin nakledilmesiyle kalıcı tedavi olasılığı, FA’nın tedavisinde etkili bir yaklaşımdır. Vektör tasarımı ve bu vektörün hastalıklı dokulara yerleştirilmesi konusunda yaşanan kısıtlılıkların üstesinden gelinmelidir. Ancak gen tedavisinin yararlarının dezavantajlarından daha fazla olduğu da unutulmamalıdır.

Dr. Michele Lufino, Oxford Moleküler Nörodejenerasyon ve Gen tedavisi Laboratuvarında Richard Wade-Martins ile birlikte çalışan genç bir bilim adamıdır. Dr. Lufino, şu anda FA çalışması ve gen tedavisi uygulamalarının iyileştirilmesi için tasarlanan vektörler (taşıyıcılar) geliştirmektedir.