Η χρήση ιικών φορέων στα πλαίσια της γονιδιακής θεραπείας

Παλάσκα, Ρηγούλα

The use of virus vectors in the context of gene therapy

Πτυχιακή εργασία

Author

Παλάσκα, Ρηγούλα

Date

2023-10-12

Advisor

Kolliopoulou, Anna

Πτυχιακή εργασία (3.864Mb)

Keywords

Γονιδιακή Θεραπεία ; Ιικοί Φορείς ; Ιοι ; Ανασυνδυασμός Γενετικού Υλικού ; Αδενο-σχετιζόμενοι ιοί ; Ρετροϊοί ; Λεντοϊοί ; Αδενοϊοί ; Βακουλοϊοί ; Βακτηριοφάγοι ; Θεραπευτικές Εφαρμογές

Abstract

Η μεταφορά του θεραπευτικού γονιδίου στα πλαίσια της γονιδιακής θεραπείας, έχει στηριχτεί κατά βάση στους αδενο-σχετιζόμενους ιούς, στους ρετροϊούς και στους αδενοϊoύς. Ωστόσο σημαντική θέση κατέχουν επίσης οι βακτηριοφάγοι για την καταπολέμηση βακτηρίων ανθεκτικών σε αντιβιοτικά και οι βακουλοϊοί για την παράδοση θεραπευτικών γονιδίων. Εδώ δίνεται έμφαση στις βασικές αρχές ανάπτυξης ενός φορέα και στα επόμενα τεχνολογικά βήματα για την επίτευξη αυτού. Αυτά βασίζονται κυρίως στην βέλτιστη επιλογή υποκινητή με σκοπό την έκφραση του διαγονιδίου και στην εφαρμογή μονωτών χρωματίνης για απομόνωση του φορέα από τη χρωματίνη στη συγκεκριμένη θέση ενσωμάτωσης. Βελτιώσεις στα βήματα επεξεργασίας, για την παραγωγή του τελικού θεραπευτικού φορέα είναι απαραίτητες και αφορούν τις αλληλουχίες που χρειάζονται in cis και την αναγνώριση των λειτουργιών που μπορούν να υποκατασταθούν in trans. Το κυριότερο ζήτημα που πραγματεύεται η παρούσα μελέτη είναι η πληθώρα δυνατοτήτων που προσφέρουν οι ιοί στην παράδοση του θεραπευτικού γονιδίου για την αντιμετώπιση ενός πλήθους ασθενειών με υψηλό ποσοστό ακρίβειας και ασφάλειας. Αναφέρονται αρκετά παραδείγματα που αποδεικνύουν τη θεραπευτική δράση των ιικών φορέων στην πράξη, με κυριότερα τις νευρομυϊκές διαταραχές, διάφορους τύπους καρκίνου, καθώς και τις αιματολογικές και νευρολογικές διαταραχές. Παρουσιάζονται τα δεδομένα που είναι διαθέσιμα μέχρι στιγμής, οι προκλήσεις που τα συνοδεύουν και αναλύονται τα αποτελέσματα των κλινικών δοκιμών. Εξετάζονται μελλοντικές εξελίξεις στον τομέα, συμπεριλαμβανομένων των τεχνολογιών επεξεργασίας CRISPR και οι ελπίδες για την περαιτέρω ανάπτυξη ασφαλών και αποτελεσματικών θεραπειών για γενετικές ασθένειες. Τα τελευταία χρόνια έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος στην κατασκευή ιικών φορέων, όμως όπως επιβεβαιώνουν και οι κλινικές δοκιμές, εντοπίζονται πολλά προβλήματα που αφορούν κυρίως στην ένθεση του θεραπευτικού γονιδίου. Για αυτό τον λόγο οι επιστήμονες έχουν στραφεί σε φορείς παροχής γονιδίων που δεν βασίζονται στην ενσωμάτωση του γονιδιώματος και τους προσφέρουν την ικανότητα της γενετικής επιδιόρθωσης, όπως οι αδενο-σχετιζόμενοι ιικοί φορείς.

Abstract

The transfer of therapeutic genes in the context of gene therapy has primarily relied on adeno-associated viruses, retroviruses and adenoviruses. However, bacteriophages also play a significant role in combating antibiotic-resistant bacteria, and baculoviruses are essential for the delivery of therapeutic genes. This study emphasizes the fundamental principles of developing a vector and the subsequent technological steps required to achieve this. These primarily involve the optimal choice of promoter in order to obtain transgene expression and the application of chromatin insulators to isolate the vector from chromatin at the specific integration site. Improvements in the processing steps for the generation of the final therapeutic vector are necessary and involve the sequences needed in cis and the recognition of functions that can be substituted in trans. The main focus of this study is the plethora of possibilities offered by viruses in delivering the therapeutic gene to address a variety of diseases with high precision and safety rates. Several examples are provided that demonstrate the therapeutic action of viral vectors in practice, including neuromuscular disorders, various types of cancer, as well as hematological and neurological disorders. Data available to date are presented, along with the challenges they entail, and the results of clinical trials are analyzed. Future developments in the field, including CRISPR processing technologies, are examined, along with hopes for further advancements in the development of safe and effective treatments for genetic diseases. In recent years, significant progress has been made in constructing viral vectors, however, as clinical trials confirm, numerous issues mainly pertain to the insertion of the therapeutic gene. For this reason, scientists have turned to gene delivery vectors that do not rely on genome integration and offer them the capability to perform genetic repair, such as adeno-associated viral vectors.