CÔNG NGHỆ SINH HỌC: LIỆU PHÁP GEN – GENE THERAPY

Liệu pháp gen (Gene therapy – GT) là phương pháp chữa bệnh bằng các đưa các gen cần thiết (gen liệu pháp) nhằm mục đích chữa bệnh cho con người Gen liệu pháp (Therapeutic gene) là các gen có các chức năng sử dụng vào điều trị bệnh cho con người. Mỗi loại gen liệu pháp có các đặc điểm và chức năng riêng. Gen liệu pháp có thể là: Các gen lành đưa vào cơ thể sống để thay thế các gen hỏng tương ứng nhằm khôi phục lại chức năng gen Các gen mã hóa cho một loại protein đặc hiệu. Khi đưa gen đó vào cơ thể sẽ tổng hợp protein để ức chế, kìm hãm gen khác gây bệnh, hoặc kìm hãm sự tăng sinh của tế bào, hoặc có thể gây chết tế bào bệnh Gen ức chế các gen gây bệnh Các đoạn oligonucleotide có tác dụng kìm hãm sự hoạt động của các gen bị đột biến trong tế bào Vào ngày 1491990, nhóm nghiên cứu tại học viện sức khỏe quốc gia Mỹ (U.S.National Instituse of Helth) đã tiến hành chuỗi thử nghiệm liệu pháp gen đầu tiên cho bé Ashanti Desilva 4 tuổi. Sinh ra với căn bệnh di truyền hiểm nghèo có tên là severe combined immune deficiency SCDI, cô bé thiếu hệ thống miễn dịch và có thể bị tổn thương khi mắc phải bất kỳ mầm bệnh nào. Trẻ em mắc bệnh này thường không chống lại được sự lây nhiễm của bệnh tật và rất khó sống đến tuổi trưởng thành, tuổi thơ của chúng luôn mắc bệnh tật. Ashanti được lập một hành lang bảo vệ xung quanh, không tiếp xúc với những người ngoài gia đình, trong môi trường vô trùng tại nhà và được điều trị thường xuyên với kháng sinh liều cao. Trong thủ tục liệu pháp gen của Ashanti, bác sĩ đã tách các tế bào máu trắng ra khỏi cơ thể cô ta, cho chúng phát triển trong phòng thí nghiệm, gắn gen thiếu vào các tế bào này và sau đó chuyển các tế bào đã được biến đổi di truyền trở lại máu của bệnh nhân. Những kiểm tra trong phòng thí nghiệm đã cho thấy liệu pháp này đã làm tăng hệ thống miễn dịch của Ashanti, cô ta không bị cảm lạnh trở lại, có thể đến trường và đã miễn dịch với chứng ho. Thủ tục này không phải là một phương thuốc, những tế bào máu trắng được xử lý về mặt di truyền chỉ làm việc trong một vài tháng và quá trình này phải lặp lại. 

LIỆU PHÁP GEN – GENE THERAPY

Thái Nguyên-05,2008

1 KHÁI NIỆM

Liệu pháp gen (Gene therapy – GT) là phương pháp chữa bệnh bằng các đưa các gen cần thiết (gen liệu pháp) nhằm mục đích chữa bệnh cho con người

Gen liệu pháp (Therapeutic gene) là các gen có các chức năng sử dụng vào điều trị bệnh cho con người Mỗi loại gen liệu pháp có các đặc điểm và chức năng riêng Gen liệu pháp có thể là:

- Các gen lành đưa vào cơ thể sống để thay thế các gen hỏng tương ứng nhằm khôi phục lại chức năng gen

- Các gen mã hóa cho một loại protein đặc hiệu Khi đưa gen đó vào cơ thể sẽ tổng hợp protein để ức chế, kìm hãm gen

khác gây bệnh, hoặc kìm hãm sự tăng sinh của tế bào, hoặc có thể gây chết tế bào bệnh

- Gen ức chế các gen gây bệnh

Sơ đồ tóm tắt của liệu pháp gen

History of Gene Therapy

60’s first ideas of using genes therapeutically 50’s- 70’s gene transfer developed

70’s- 80’s recombinant DNA technology

1990 first GT in humans

2001 596 GT clinical trials (3464 patients)

Vào ngày 14-9-1990, nhóm nghiên cứu tại học viện sức khỏe quốc gia Mỹ (U.S.National Instituse of Helth) đã tiến hành chuỗi thử

nghiệm liệu pháp gen đầu tiên cho bé Ashanti Desilva 4 tuổi Sinh ra với căn bệnh di truyền hiểm nghèo có tên là severe combined immune

deficiency SCDI, cô bé thiếu hệ thống miễn dịch và có thể bị tổn thương khi mắc phải bất kỳ mầm bệnh nào

Trẻ em mắc bệnh này thường không chống lại được sự lây nhiễm của bệnh tật và rất khó sống đến tuổi trưởng thành, tuổi thơ của chúng luôn mắc bệnh tật Ashanti được lập một hành lang bảo vệ xung quanh, không tiếp xúc với những người ngoài gia đình, trong môi

trường vô trùng tại nhà và được điều trị thường xuyên với kháng sinh liều cao.

Trong thủ tục liệu pháp gen của Ashanti, bác sĩ đã tách các tế bào máu trắng ra khỏi cơ thể cô ta, cho chúng phát triển trong phòng thí nghiệm, gắn gen thiếu vào các tế bào này và sau đó chuyển các tế bào

đã được biến đổi di truyền trở lại máu của bệnh nhân Những kiểm tra trong phòng thí nghiệm đã cho thấy liệu pháp này đã làm tăng hệ thống miễn dịch của Ashanti, cô ta không bị cảm lạnh trở lại, có thể đến trường

và đã miễn dịch với chứng ho Thủ tục này không phải là một phương thuốc, những tế bào máu trắng được xử lý về mặt di truyền chỉ làm việc trong một vài tháng và quá trình này phải lặp lại. 

Liệu pháp gen có hai nhóm phương pháp cơ bản:

- Liệu pháp gen tế bào soma: là phương pháp điều trị thay thế hoặc sửa chữa các gen hỏng, gen bệnh của các tế bào trong cơ thể người

- Liệu pháp gen giao tử là phương pháp điều trị, sửa chữa hoặc thay thế gen hỏng cho các giao tử (tinh trùng hoặc trứng)

2 Nguyên tắc cơ bản của điều trị bằng liệu pháp gen

- Theo dõi và hiểu biết cặn kẽ quá trình phát triển của bệnh và

cơ chế bệnh học, đặc biệt chú ý đến đặc tính di truyền của bệnh do

một gen hay đa gen

- Hiểu biết được cấu trúc và chức năng của gen gây bệnh và vị trí có thể có của các gen đó trong hệ gen Đồng thời hiểu rõ cấu trúc, chức năng của các gen liệu pháp

- Dự đoán trước được hiệu quả, chỉ áp dụng khi dự đoán là có hiệu quả cao

- Theo dõi và kiểm tra chặt chẽ hoạt động và biểu hiện của gen liệu pháp trong các thử nghiệm trên động vật và kiểm tra sự ĐƯMD trong cơ thể động vật thử nghiệm

- Cần phải được thử nghiệm nhiều lần trên động vật có hiệu quả, mới được áp dụng trên người

- Kết hợp với các biện pháp điều trị khác

(Theo WHO)

3 Một số chiến lược của liệu pháp gen - Gene Therapy Strategies

Gene replacement – Thay thế gen Gene Augmentation Therapy (GAT) – Tăng cường hiệu quả hoạt động của gen

Gene Correction (Chimeraplasty) – Sửa chữa gen Targeted killing of specific cells – Tiêu diệt các tế bào đích Gene ablation - Ức chế biểu hiện của các gen hỏng ở tế bào

4 Các nguyên lý của liệu pháp gen

Mục đích của liệu pháp gen là đưa gen liệu pháp vào

tế bào người để gắn vào vị trí cần thiết trong hệ gen của

người làm cho các tế bào hoạt động bình thường

Các bước tiến hành:

- Tách dòng gen liệu pháp

- Đưa vector mang gen liệu pháp vào cơ thể người

- Theo dõi hoạt động của gen liệu pháp

5 Các vector dùng trong liệu pháp gen

Các đặc điểm của vector liệu pháp: Ngoài các đặc điểm của vector chuyển gen, vector liệu pháp còn có một số đặc điểm riêng như:

- Đưa các gen vào tế bào, không có phản ứng phụ

- Phải có tính linh hoạt với tế bào đích và mô đích

Hiện nay có hai nhóm vector liệu pháp là:

- Vector có bản chất virus: Retroviruses, Adenoviruses, Herpes simplex (HSV), Adeno-associated viruses (AAV)

- Vector không có bản chất virus: Liposome, VectorADN trần, vector oligonucleotide

Vector DNA

Helper DNA wildtype virus

Viral vector

Based on Kay et al 2001

replication proteins

replication proteins

structural proteins

Packaging Therapeutic gene

essential viral genes

Packaging cell

Sơ đò tóm tắt quá trình xây dựng vector virus

5.1 Vector virus

AVV - Adeno-associated viruses Herpes Simplex Virus

Adenovirus

Xây dựng vector adenovirus

5.2 Vector không có bản chất virus

complexes

Chuyển gen sử dụng HVJ liposome HVJ liposome gắn với các thụ thể axit sialic trên bề mặt tế bào và kết hợp với các lipid trong màng lipid kép gây ra sự dung hợp tế bào Do sự dung hợp vỏ của HVJ liposome

Non-viral DNA carriers:

2 Naked plasmid DNA injection

cDNA

Promoter + gene of interest (P) (gene X)

P Gene X

Gene Therapy Principles

• Gene Therapy is still in its infancy

• Early promise and hope not

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN !