पित्रैक उपचार। जीन थेरेपी - यह कैसे काम करती है, यह क्या इलाज करती है, फायदे और नुकसान जीन थेरेपी द्वारा सामना की जाने वाली समस्याएं

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जीन का स्थान और अनुक्रम स्थापित करना जिसके उत्परिवर्तन विशिष्ट बीमारियों का कारण बनते हैं, साथ ही उत्परिवर्तन और इसके परीक्षण के आधुनिक तरीकों से शरीर के विकास के नव-और यहां तक ​​कि जन्मपूर्व अवधि में भी रोग का निदान करना संभव हो जाता है। इससे दवा, आहार, रक्त आधान आदि की मदद से आनुवंशिक दोष की अभिव्यक्ति को कम करना संभव हो जाता है।

हालाँकि, इस दृष्टिकोण से दोष का सुधार नहीं होता है और, एक नियम के रूप में, वंशानुगत बीमारियाँ ठीक नहीं होती हैं। स्थिति इस तथ्य से और भी जटिल है कि एक जीन में उत्परिवर्तन का शरीर पर बहुत अलग प्रभाव हो सकता है। यदि एक जीन उत्परिवर्तन उस एंजाइम की गतिविधि में परिवर्तन का कारण बनता है जिसे वह एन्कोड करता है, तो इससे विषाक्त सब्सट्रेट का संचय हो सकता है या, इसके विपरीत, कोशिका के सामान्य कामकाज के लिए आवश्यक यौगिक की कमी हो सकती है।

ऐसी बीमारी का एक प्रसिद्ध उदाहरण फेनिलकेटोनुरिया है। यह लीवर एंजाइम फेनिलएलनिन डिहाइड्रॉक्सिलेज़ के जीन में उत्परिवर्तन के कारण होता है, जो फेनिलएलनिन को टायरोसिन में परिवर्तित करने के लिए उत्प्रेरित करता है। परिणामस्वरूप, रक्त में अंतर्जात फेनिलएलनिन का स्तर बढ़ जाता है, जो केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की तंत्रिका कोशिकाओं के अक्षतंतु के आसपास माइलिन आवरण के अनुचित गठन का कारण बनता है और परिणामस्वरूप, गंभीर मानसिक मंदता होती है।

यदि कोई उत्परिवर्तन किसी संरचनात्मक प्रोटीन जीन को प्रभावित करता है, तो यह कोशिकाओं, ऊतकों या अंगों के स्तर पर गंभीर विकार पैदा कर सकता है। ऐसी बीमारी का एक उदाहरण सिस्टिक फाइब्रोसिस है।

सिस्टिक फाइब्रोसिस ट्रांसपोर्टर नामक प्रोटीन को एन्कोड करने वाले जीन में विलोपन के परिणामस्वरूप दोषपूर्ण प्रोटीन संश्लेषण (फेनिलएलनिन 508 ​​की कमी) और कोशिका झिल्ली में क्लोराइड आयनों का परिवहन बाधित होता है। इसके सबसे हानिकारक प्रभावों में से एक यह है कि फेफड़ों को घेरने और उनकी रक्षा करने वाला बलगम असामान्य रूप से गाढ़ा हो जाता है। इससे फेफड़ों की कोशिकाओं तक पहुंच मुश्किल हो जाती है और हानिकारक सूक्ष्मजीवों के संचय को बढ़ावा मिलता है। फेफड़ों के वायुमार्ग को अस्तर करने वाली कोशिकाएं मर जाती हैं और उनके स्थान पर रेशेदार निशान ऊतक (इसलिए रोग का नाम) आ जाता है। परिणामस्वरूप, रोगी की श्वसन विफलता से मृत्यु हो जाती है।

वंशानुगत बीमारियों में जटिल नैदानिक ​​​​अभिव्यक्तियाँ होती हैं, और उनका पारंपरिक उपचार मुख्य रूप से रोगसूचक होता है: फेनिलकेटोनुरिया का इलाज करने के लिए, एक अलैनिन-मुक्त आहार निर्धारित किया जाता है, दोषपूर्ण प्रोटीन को कार्यात्मक अंतःशिरा प्रशासन के साथ बदल दिया जाता है, और खोए हुए कार्यों की भरपाई के लिए अस्थि मज्जा या अन्य अंग प्रत्यारोपण किया जाता है। . ये सभी उपाय आमतौर पर अप्रभावी, महंगे, समय लेने वाले होते हैं और केवल कुछ ही मरीज बुढ़ापे तक जीवित रहते हैं। इसलिए, मौलिक रूप से नए प्रकार की चिकित्सा का विकास बहुत महत्वपूर्ण है।

पित्रैक उपचार

जीन थेरेपी मानव दैहिक कोशिकाओं की आनुवंशिक इंजीनियरिंग है जिसका उद्देश्य किसी बीमारी का कारण बनने वाले आनुवंशिक दोष को ठीक करना है। किसी विशिष्ट रोग का सुधार सामान्य रूप से व्यक्त जीन को दोषपूर्ण दैहिक कोशिकाओं में प्रविष्ट करके किया जाता है। 1980 के दशक तक, जब व्यक्तिगत जीन प्राप्त करने के तरीके विकसित किए गए और यूकेरियोटिक अभिव्यक्ति वैक्टर बनाए गए, चूहों में जीन स्थानांतरण प्रयोग नियमित हो गए, और जीन सुधार की संभावनाएं वास्तविक हो गईं।

1990 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में, डॉ. डब्ल्यू. फ्रेंच एंडर्सन ने तीन साल की बच्ची, अशांति दा सिल्वा में गंभीर संयुक्त इम्यूनोडेफिशिएंसी (एससीआईडी) के इलाज के लिए जीन थेरेपी का पहला प्रयास किया। यह रोग जीन एन्कोडिंग एडेनोसैनाडेनिलेज (एडीए) में उत्परिवर्तन के कारण होता है। इस एंजाइम की कमी रक्त में एडेनोसिन और डीऑक्सीएडेनोसिन के संचय में योगदान करती है, जिसके विषाक्त प्रभाव से परिधीय रक्त बी और टी लिम्फोसाइटों की मृत्यु हो जाती है और, परिणामस्वरूप, इम्युनोडेफिशिएंसी होती है।

इस बीमारी से पीड़ित बच्चों को किसी भी संक्रमण से बचाया जाना चाहिए (विशेष बाँझ कक्षों में रखा जाना चाहिए), क्योंकि कोई भी बीमारी घातक हो सकती है। उपचार शुरू होने के चार साल बाद, बच्ची में सामान्य रूप से काम करने वाले एडीए की अभिव्यक्ति देखी गई और एससीआईडी ​​लक्षणों से राहत मिली, जिससे उसे बाँझ कक्ष छोड़ने और सामान्य जीवन जीने की अनुमति मिली।

इस प्रकार, दैहिक कोशिकाओं की सफल आनुवंशिक चिकित्सा की मूलभूत संभावना का प्रदर्शन किया गया। 90 के दशक से. जीन थेरेपी का परीक्षण कई आनुवांशिक बीमारियों के लिए किया जा रहा है, जिनमें हीमोफिलिया, एड्स, विभिन्न प्रकार के घातक नियोप्लाज्म, सिस्टिक फाइब्रोसिस आदि जैसे गंभीर रोग शामिल हैं। फिलहाल, ट्रांसजेनेसिस का उपयोग करके लगभग 10 मानव रोगों को ठीक किया जा सकता है।

आनुवंशिक रोगों की विविधता ने कई जीन थेरेपी दृष्टिकोणों के विकास को जन्म दिया है। इस मामले में, 2 मुख्य समस्याएं हल हो जाती हैं: चिकित्सीय जीन पहुंचाने का एक साधन; सुधार के लिए लक्षित कोशिकाओं तक लक्षित वितरण सुनिश्चित करने की एक विधि। आज तक, दैहिक कोशिकाओं की जीन थेरेपी के सभी तरीकों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: पूर्व विवो और विवो थेरेपी (चित्र। 3.15)।

चावल। 3.15. पूर्व विवो (ए) और विवो (ए) में जीन थेरेपी की योजना

पूर्व विवो जीन थेरेपी में शरीर के बाहर दोषपूर्ण कोशिकाओं को आनुवंशिक रूप से ठीक करना और फिर सामान्य रूप से कार्य करने वाली कोशिकाओं को शरीर में वापस लाना शामिल है।

विवो जीन थेरेपी में एक चिकित्सीय जीन को सीधे एक विशिष्ट रोगी ऊतक की कोशिकाओं में पहुंचाना शामिल है। आइए इन दृष्टिकोणों को अधिक विस्तार से देखें।

पूर्व विवो जीन थेरेपी में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
1) रोगी से दोषपूर्ण कोशिकाएं प्राप्त करना और उनका संवर्धन करना;
2) चिकित्सीय जीन निर्माण के अभिकर्मक का उपयोग करके वांछित जीन को पृथक कोशिकाओं में स्थानांतरित करना;
3) आनुवंशिक रूप से संशोधित कोशिकाओं का चयन और विस्तार;
4) रोगी को इन कोशिकाओं का प्रत्यारोपण या आधान।

रोगी की स्वयं की कोशिकाओं का उपयोग यह सुनिश्चित करता है कि जब वे वापस आएंगे तो उनमें प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया विकसित नहीं होगी। जीन निर्माण स्थानांतरण प्रक्रिया कुशल होनी चाहिए, और सामान्य जीन को स्थिर रूप से बनाए रखा जाना चाहिए और लगातार व्यक्त किया जाना चाहिए।

प्रकृति द्वारा निर्मित जीन स्थानांतरण के साधन ही वायरस हैं। जीन वितरण के लिए प्रभावी वैक्टर प्राप्त करने के लिए, वायरस के दो समूहों का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है - एडेनोवायरस और रेट्रोवायरस (चित्र 3.16)। जीन थेरेपी में, आनुवंशिक रूप से निष्क्रिय वायरस के वेरिएंट का उपयोग किया जाता है।

चावल। 3.16. चिकित्सीय वैक्टर बनाने के लिए वायरस का उपयोग किया जाता है

आइए रेट्रोवायरस पर आधारित डिज़ाइनों के डिज़ाइन और उपयोग पर विचार करें। आइए याद रखें कि रेट्रोवायरस जीनोम को दो समान एकल-फंसे आरएनए अणुओं द्वारा दर्शाया जाता है, जिनमें से प्रत्येक में छह खंड होते हैं: 5" और 3" सिरों पर दो लंबे टर्मिनल रिपीट (एलटीआर), गैर-कोडिंग अनुक्रम *पी+, आरएनए को वायरल कण में पैक करने के लिए आवश्यक है, और आंतरिक कैप्सिड (गैग), रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस (पोल) और लिफाफा प्रोटीन (एनवी) के संरचनात्मक प्रोटीन को एन्कोडिंग करने वाले तीन क्षेत्र (चित्र 3.17 ए)।

चावल। 3.17. एक विशिष्ट रेट्रोवायरस का आनुवंशिक मानचित्र (ए) और एक रेट्रोवायरल वेक्टर का मानचित्र (ए)

आइए याद रखें कि रेट्रोवायरस के जीवन चक्र में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
1. लक्ष्य कोशिकाओं का संक्रमण.
2. अपने स्वयं के रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस का उपयोग करके जीनोम की डीएनए प्रतिलिपि का संश्लेषण।
3. वायरल डीएनए का नाभिक में परिवहन।
4. मेजबान कोशिका गुणसूत्र में वायरल डीएनए का समावेश।
5. 5"-एलटीआर क्षेत्र में स्थानीयकृत एक मजबूत प्रमोटर के नियंत्रण में वायरल डीएनए से एमआरएनए का प्रतिलेखन।
6. गैग, पोल और एनवी प्रोटीन का अनुवाद।
7. वायरल कैप्सिड का निर्माण और दो आरएनए श्रृंखलाओं और रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस अणुओं की पैकेजिंग।
8. कोशिका से विषाणुओं का निकलना।

रेट्रोवायरल वेक्टर प्राप्त करते समय, रेट्रोवायरस की पूर्ण लंबाई वाले डीएनए को एक प्लास्मिड में डाला जाता है, अधिकांश गैग जीन और संपूर्ण पोल और एनवी जीन हटा दिए जाते हैं, और उनके स्थान पर, एक "चिकित्सीय" टी जीन और, यदि आवश्यक हो , अपने स्वयं के प्रमोटर के साथ एक चयनात्मक मार्कर जीन आरजी डाला जाता है (चित्र 3.17, बी)। टी जीन का प्रतिलेखन 5"-एलटीआर क्षेत्र में स्थानीयकृत उसी मजबूत प्रमोटर द्वारा नियंत्रित किया जाएगा। इस योजना के आधार पर, विभिन्न रेट्रोवायरल वैक्टर और लगभग 8 हजार बीपी का अधिकतम डीएनए सम्मिलन आकार बनाया गया है।

इस तरह से प्राप्त निर्माण का उपयोग स्वयं परिवर्तन के लिए किया जा सकता है, लेकिन इसकी दक्षता और मेजबान सेल जीनोम में बाद का एकीकरण बेहद कम है। इसलिए, एक रेट्रोवायरल वेक्टर के पूर्ण लंबाई वाले आरएनए को अक्षुण्ण वायरल कणों में पैक करने के लिए एक तकनीक विकसित की गई थी, जो उच्च आवृत्ति के साथ कोशिका में प्रवेश करते हैं और मेजबान जीनोम में एकीकृत होने की गारंटी देते हैं। इस उद्देश्य के लिए, एक तथाकथित "पैकेजिंग" सेल लाइन बनाई गई थी। इन कोशिकाओं के गुणसूत्रों के दो अलग-अलग वर्गों में, रेट्रोवायरल जीन गैग और पोल-एनवी एम्बेडेड होते हैं, अनुक्रम की कमी के कारण पैक करने की क्षमता से वंचित होते हैं + (84*+) (चित्र 3.18)।

चावल। 3.18. पैकेज्ड वायरल वेक्टर प्राप्त करने की योजना

अर्थात्, इन दोनों टुकड़ों को प्रतिलेखित किया जाता है, लेकिन आरएनए से रहित खाली कैप्सिड बनते हैं। जब वायरल वेक्टर आरएनए को ऐसी कोशिकाओं में ट्रांसफ़ेक्ट किया जाता है, तो इसे क्रोमोसोमल डीएनए में एकीकृत किया जाता है और पूर्ण-लंबाई रेट्रोवायरल आरएनए बनाने के लिए स्थानांतरित किया जाता है, और ऐसी स्थितियों के तहत केवल वेक्टर आरएनए को कैप्सिड में पैक किया जाता है (केवल इसमें + अनुक्रम होता है)। परिणामी अक्षुण्ण वायरल कणों का उपयोग लक्ष्य कोशिकाओं तक रेट्रोवायरल वेक्टर की कुशल डिलीवरी के लिए किया जाता है।

रेट्रोवायरस सक्रिय रूप से केवल तेजी से विभाजित होने वाली कोशिकाओं को संक्रमित करते हैं। जीन को स्थानांतरित करने के लिए, उन्हें पैकेज्ड रेट्रोवायरल वेक्टर के शुद्ध कणों के साथ इलाज किया जाता है या उन्हें पैदा करने वाली सेल लाइन के साथ सह-संवर्धित किया जाता है, और फिर लक्ष्य कोशिकाओं को पैकेजिंग कोशिकाओं से अलग करने के लिए चुना जाता है।

चिकित्सीय जीन उत्पाद के संश्लेषण के स्तर, प्रतिकृति सक्षम रेट्रोवायरस की अनुपस्थिति और कोशिकाओं के बढ़ने या कार्य करने की क्षमता में परिवर्तन की अनुपस्थिति के लिए ट्रांसड्यूस्ड कोशिकाओं की सावधानीपूर्वक जांच की जाती है।

जीन थेरेपी के लिए अस्थि मज्जा कोशिकाएं सबसे उपयुक्त हैं। यह टोटिपोटेंट भ्रूण स्टेम कोशिकाओं की उपस्थिति के कारण होता है, जो विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं - बी और टी लिम्फोसाइट्स, मैक्रोफेज, एरिथ्रोसाइट्स, प्लेटलेट्स और ऑस्टियोक्लास्ट्स में फैल और विभेदित हो सकते हैं। यह ऐसी कोशिकाएं हैं जिनका उपयोग कई वंशानुगत बीमारियों के इलाज के लिए किया जाता है, जिनमें पहले से ही उल्लेखित गंभीर संयुक्त इम्यूनोडेफिशियेंसी, गौचर रोग, सिकल सेल एनीमिया, थैलेसीमिया, ऑस्टियोपोरोसिस इत्यादि शामिल हैं।

टोटिपोटेंट अस्थि मज्जा स्टेम कोशिकाओं के अलावा, जिन्हें अलग करना और कल्चर करना मुश्किल होता है, हाइपरकोलेस्ट्रोलेमिया के इलाज के लिए गर्भनाल रक्त से स्टेम कोशिकाओं (नवजात शिशुओं में जीन थेरेपी के लिए पसंदीदा उपयोग) का उपयोग किया जाता है, साथ ही यकृत कोशिकाओं - हेपेटोसाइट्स - का भी उपयोग किया जाता है।

विवो जीन थेरेपी में, दोषपूर्ण कोशिकाओं तक चिकित्सीय जीन की डिलीवरी सुनिश्चित करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इस तरह की लक्षित डिलीवरी विशिष्ट प्रकार की कोशिकाओं को संक्रमित करने में सक्षम वायरस के आधार पर बनाए गए संशोधित वैक्टर द्वारा प्रदान की जा सकती है। सिस्टिक फ़ाइब्रोसिस के उपचार के लिए विकसित दृष्टिकोण पर विचार करें जिसका उल्लेख पहले ही ऊपर किया जा चुका है। चूँकि फेफड़े एक खुली गुहा हैं, इसलिए उनमें चिकित्सीय जीन पहुंचाना अपेक्षाकृत आसान है। स्वस्थ जीन के क्लोन संस्करण को एक निष्क्रिय एडेनोवायरस में पेश किया गया था (चित्र 3.19)। इस प्रकार के वायरस की विशिष्टता यह है कि यह फेफड़ों की परत को संक्रमित करता है, जिससे सर्दी होती है।

चावल। 3.19. एडेनोवायरस पर आधारित वेक्टर प्राप्त करने की योजना

इस प्रकार निर्मित वायरस का परीक्षण प्रायोगिक जानवरों की नाक और फेफड़ों में और फिर मानव रोगियों में छिड़काव करके किया गया। कुछ मामलों में, एक स्वस्थ जीन का परिचय और अभिव्यक्ति और सामान्य क्लोराइड आयन परिवहन की बहाली देखी गई। यह संभव है कि निकट भविष्य में फेफड़ों में सिस्टिक फाइब्रोसिस के लक्षणों के इलाज के लिए इस दृष्टिकोण (नाक स्प्रे का उपयोग करके एक सामान्य जीन का परिचय) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाएगा।

रेट्रो- और एडेनोवायरस के अलावा, जीन थेरेपी प्रयोगों में अन्य प्रकार के वायरस का भी उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए हर्पीस सिम्प्लेक्स वायरस। इस डबल-स्ट्रैंडेड (152 केबी) डीएनए वायरस की एक विशेष विशेषता इसकी विशेष रूप से न्यूरॉन्स को संक्रमित करने की क्षमता है। कई ज्ञात आनुवंशिक रोग हैं जो केंद्रीय और परिधीय तंत्रिका तंत्र को प्रभावित करते हैं - ट्यूमर, चयापचय संबंधी विकार, न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग (अल्जाइमर रोग, पार्किंसंस रोग)।

हर्पीस सिम्प्लेक्स वायरस टाइप I (एचएसवी) ऐसी बीमारियों के इलाज के लिए एक बहुत उपयुक्त वेक्टर है। इस वायरस का कैप्सिड न्यूरॉन की झिल्ली के साथ जुड़ जाता है, और इसका डीएनए नाभिक तक पहुंच जाता है। एचएसवी वैक्टर का उपयोग करके चिकित्सीय जीन को स्थानांतरित करने के कई तरीके प्रस्तावित किए गए हैं और प्रायोगिक जानवरों पर सफल परीक्षण किए गए हैं।

वायरल वैक्टर के कई नुकसान हैं: उच्च लागत, सीमित क्लोनिंग क्षमता और संभावित भड़काऊ प्रतिक्रिया। इस प्रकार, 1999 में, एडेनोवायरल वेक्टर की शुरूआत के लिए असामान्य रूप से मजबूत प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के विकास के परिणामस्वरूप, दवा परीक्षणों में भाग लेने वाले 18 वर्षीय स्वयंसेवक की मृत्यु हो गई। 2002 में, फ्रांस में दो बच्चों में इम्यूनोडेफिशिएंसी के इलाज के दौरान ल्यूकेमिया जैसी स्थिति विकसित हो गई (रेट्रोवायरस का उपयोग करके स्टेम कोशिकाओं में चिकित्सीय जीन पेश करके)।

इसलिए, गैर-वायरल जीन वितरण प्रणाली विकसित की जा रही है। सबसे सरल और सबसे अप्रभावी तरीका प्लास्मिड डीएनए को ऊतकों में इंजेक्ट करना है। दूसरा दृष्टिकोण डीएनए से संयुग्मित सोने के माइक्रोपार्टिकल्स (1-3 माइक्रोन) के साथ ऊतकों पर बमबारी करना है। इस मामले में, चिकित्सीय जीन लक्ष्य ऊतकों में व्यक्त होते हैं और उनके उत्पाद - चिकित्सीय प्रोटीन - रक्त में प्रवेश करते हैं। इस दृष्टिकोण का मुख्य नुकसान रक्त घटकों द्वारा इन प्रोटीनों का समय से पहले निष्क्रिय होना या नष्ट होना है।

डीएनए को कृत्रिम लिपिड शेल में पैक करके वितरित किया जा सकता है। इस प्रकार प्राप्त गोलाकार लिपोसोम कण कोशिका झिल्ली में आसानी से प्रवेश कर जाते हैं। विभिन्न प्रकार के गुणों वाले लिपोसोम बनाए गए हैं, लेकिन अभी तक ऐसी डिलीवरी की दक्षता कम है, क्योंकि अधिकांश डीएनए लाइसोसोमल विनाश के अधीन है। इसके अलावा, एक आनुवंशिक निर्माण प्रदान करने के लिए, डीएनए संयुग्मों को विभिन्न अणुओं के साथ संश्लेषित किया जाता है जो कोशिका में इसकी सुरक्षा, लक्षित वितरण और प्रवेश सुनिश्चित कर सकते हैं।

हाल के वर्षों में, एक कृत्रिम गुणसूत्र 47 बनाने के लिए गहन प्रयोग किए गए हैं, जो एक या अधिक चिकित्सीय जीन के लिए नियामक तत्वों के एक पूरे सेट के साथ बड़ी मात्रा में आनुवंशिक सामग्री को शामिल करने की अनुमति देगा। इससे चिकित्सीय जीन के जीनोमिक संस्करण का उपयोग करना संभव हो जाएगा और इस तरह इसकी स्थिरता और प्रभावी दीर्घकालिक अभिव्यक्ति सुनिश्चित होगी। प्रयोगों से पता चला है कि चिकित्सीय जीन युक्त कृत्रिम मानव गुणसूत्र का निर्माण काफी संभव है, लेकिन यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि इतने बड़े अणु को लक्ष्य कोशिका के केंद्रक में कैसे डाला जाए।

जीन थेरेपी के सामने आने वाली मुख्य चुनौतियाँ, एक गंभीर प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के जोखिम के अलावा, रोगी के शरीर में चिकित्सीय डीएनए के दीर्घकालिक भंडारण और कामकाज की कठिनाइयाँ हैं, कई बीमारियों की मल्टीजेनिक प्रकृति, उन्हें जीन थेरेपी के लिए कठिन लक्ष्य बनाती है। , और वायरस को वैक्टर के रूप में उपयोग करने का जोखिम।

पर। वोइनोव, टी.जी. वोलोवा

परिचय

हर साल वैज्ञानिक पत्रिकाओं में चिकित्सीय नैदानिक ​​​​अध्ययनों के बारे में अधिक से अधिक लेख छपते हैं जिनमें, किसी न किसी तरह, विभिन्न जीनों की शुरूआत पर आधारित उपचार - जीन थेरेपी - का उपयोग किया जाता था। यह दिशा जीव विज्ञान की आणविक आनुवंशिकी और जैव प्रौद्योगिकी जैसी अच्छी तरह से विकसित शाखाओं से विकसित हुई है।

अक्सर, जब पारंपरिक (रूढ़िवादी) तरीके पहले ही आज़माए जा चुके होते हैं, तो यह जीन थेरेपी ही होती है जो रोगियों को जीवित रहने और यहां तक ​​कि पूरी तरह से ठीक होने में मदद कर सकती है। उदाहरण के लिए, यह वंशानुगत मोनोजेनिक बीमारियों पर लागू होता है, यानी, जो एक जीन में दोष के साथ-साथ कई अन्य लोगों के कारण होते हैं। या, उदाहरण के लिए, जीन थेरेपी उन रोगियों की मदद कर सकती है और उनके अंगों को बचा सकती है, जिन्होंने निचले छोरों में रक्त वाहिकाओं के लुमेन को संकुचित कर दिया है और, परिणामस्वरूप, आसपास के ऊतकों की लगातार इस्किमिया विकसित हो गई है, यानी, इन ऊतकों का अनुभव होता है पोषक तत्वों और ऑक्सीजन की गंभीर कमी, जो आम तौर पर पूरे शरीर में रक्त द्वारा पहुंचाई जाती है। ऐसे रोगियों का इलाज सर्जिकल प्रक्रियाओं और दवाओं से करना अक्सर असंभव होता है, लेकिन अगर कोशिकाओं को स्थानीय रूप से अधिक प्रोटीन कारक जारी करने के लिए मजबूर किया जाता है जो नए जहाजों के गठन और अंकुरण की प्रक्रिया को प्रभावित करेगा, तो इस्किमिया बहुत कम स्पष्ट हो जाएगा और जीवन समाप्त हो जाएगा। रोगियों के लिए बहुत आसान है.

पित्रैक उपचारआज को विशेष रूप से जीन दोषों को बदलने या कोशिकाओं को नए कार्य देने के लिए रोगियों की कोशिकाओं में जीन को शामिल करके रोगों के उपचार के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। कैंसर के निदान के उद्देश्य से जीन थेरेपी विधियों का पहला नैदानिक ​​परीक्षण हाल ही में - 22 मई, 1989 को किया गया था। पहली वंशानुगत बीमारी जिसके लिए जीन थेरेपी विधियों को लागू किया गया था वह वंशानुगत इम्युनोडेफिशिएंसी थी।

हर साल जीन थेरेपी का उपयोग करके विभिन्न रोगों के उपचार के लिए सफलतापूर्वक आयोजित नैदानिक ​​​​परीक्षणों की संख्या बढ़ रही है, और जनवरी 2014 तक यह 2 हजार तक पहुंच गई।

साथ ही, जीन थेरेपी पर आधुनिक शोध में यह ध्यान रखना आवश्यक है कि जीन में हेरफेर या "फेरबदल" (पुनः संयोजक) डीएनए के परिणाम विवो में(लैटिन का शाब्दिक अर्थ है "जीवित में") का पर्याप्त अध्ययन नहीं किया गया है। इस क्षेत्र में अनुसंधान के सबसे उन्नत स्तर वाले देशों में, विशेष रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका में, सेंस डीएनए अनुक्रमों का उपयोग करने वाले चिकित्सा प्रोटोकॉल संबंधित समितियों और आयोगों द्वारा अनिवार्य समीक्षा के अधीन हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में, ये रीकॉम्बिनेंट डीएनए सलाहकार समिति (आरएसी) और खाद्य एवं औषधि प्रशासन (एफडीए) हैं, जिसके बाद राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के निदेशक द्वारा परियोजना की अनिवार्य मंजूरी दी जाती है।

इसलिए, हमने निर्णय लिया है कि यह उपचार इस तथ्य पर आधारित है कि यदि शरीर के कुछ ऊतकों में कुछ व्यक्तिगत प्रोटीन कारकों की कमी है, तो इन ऊतकों में प्रोटीन को एन्कोडिंग करने वाले संबंधित जीन को शामिल करके इसे ठीक किया जा सकता है, और सब कुछ अधिक हो जाएगा या कम अद्भुत. प्रोटीन को स्वयं पेश करना संभव नहीं होगा, क्योंकि हमारा शरीर तुरंत एक मजबूत प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के साथ प्रतिक्रिया करेगा, और कार्रवाई की अवधि अपर्याप्त होगी। अब आपको जीन को कोशिकाओं में पहुंचाने की विधि पर निर्णय लेने की आवश्यकता है।

अभिकर्मक कोशिकाओं

सबसे पहले, यह कुछ शब्दों की परिभाषाएँ प्रस्तुत करने लायक है।

जीन परिवहन धन्यवाद द्वारा किया जाता है वेक्टरएक डीएनए अणु है जिसका उपयोग कोशिका में आनुवंशिक जानकारी के कृत्रिम हस्तांतरण के लिए "वाहन" के रूप में किया जाता है। वैक्टर कई प्रकार के होते हैं: प्लास्मिड, वायरल, साथ ही कॉस्मिड, फास्मिड, कृत्रिम गुणसूत्र, आदि। यह मौलिक रूप से महत्वपूर्ण है कि वैक्टर (विशेष रूप से, प्लास्मिड वाले) में उनकी विशेषता वाले गुण हों:

1. प्रतिकृति की उत्पत्ति (ओआरआई)- न्यूक्लियोटाइड्स का क्रम जिससे डीएनए दोहराव शुरू होता है। यदि वेक्टर डीएनए दोगुना (प्रतिकृति) नहीं कर सकता है, तो आवश्यक चिकित्सीय प्रभाव प्राप्त नहीं किया जाएगा, क्योंकि यह आसानी से इंट्रासेल्युलर न्यूक्लियस एंजाइमों द्वारा जल्दी से टूट जाएगा, और टेम्पलेट्स की कमी के कारण, अंततः बहुत कम प्रोटीन अणु बनेंगे। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ये बिंदु प्रत्येक जैविक प्रजाति के लिए विशिष्ट हैं, अर्थात, यदि वेक्टर डीएनए को जीवाणु संस्कृति में प्रचारित करके प्राप्त किया जाना है (और न केवल रासायनिक संश्लेषण द्वारा, जो आमतौर पर बहुत अधिक महंगा है), तो दो प्रतिकृति की अलग-अलग उत्पत्ति की आवश्यकता होगी - मनुष्यों के लिए और बैक्टीरिया के लिए;

2. प्रतिबंध स्थल- विशिष्ट लघु अनुक्रम (आमतौर पर पैलिंड्रोमिक), जिन्हें विशेष एंजाइमों (प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस) द्वारा पहचाना जाता है और उनके द्वारा एक निश्चित तरीके से काटा जाता है - "चिपचिपे सिरों" (छवि 1) के गठन के साथ।

चित्र.1 प्रतिबंध एंजाइमों की भागीदारी से "चिपचिपे सिरों" का निर्माण

वेक्टर डीएनए (जो, संक्षेप में, एक "रिक्त" है) को वांछित चिकित्सीय जीन के साथ एक अणु में जोड़ने के लिए ये साइटें आवश्यक हैं। दो या दो से अधिक भागों से परस्पर जुड़े हुए ऐसे अणु को "पुनः संयोजक" कहा जाता है;

3. यह स्पष्ट है कि हम पुनः संयोजक डीएनए अणु की लाखों प्रतियां प्राप्त करना चाहेंगे। पुनः, यदि हम जीवाणु कोशिका संवर्धन से निपट रहे हैं, तो इस डीएनए को अलग करने की आवश्यकता है। समस्या यह है कि सभी बैक्टीरिया हमारे लिए आवश्यक अणु को ग्रहण नहीं करेंगे; कुछ ऐसा नहीं करेंगे। इन दो समूहों को अलग करने के लिए, वे सम्मिलित करते हैं चयनात्मक मार्कर- कुछ रसायनों के प्रतिरोध के क्षेत्र; अब यदि आप इन्हीं पदार्थों को पर्यावरण में मिलाते हैं, तो केवल वे ही जीवित रहेंगे जो इनके प्रति प्रतिरोधी हैं, और बाकी मर जाएंगे।

इन तीनों घटकों को पहले कृत्रिम रूप से संश्लेषित प्लास्मिड (चित्र 2) में देखा जा सकता है।

अंक 2

कुछ कोशिकाओं में प्लास्मिड वेक्टर को शामिल करने की प्रक्रिया को कहा जाता है अभिकर्मक. प्लास्मिड एक काफी छोटा और आमतौर पर गोलाकार डीएनए अणु है जो एक जीवाणु कोशिका के साइटोप्लाज्म में पाया जाता है। प्लास्मिड बैक्टीरिया के गुणसूत्र से जुड़े नहीं होते हैं, वे इससे स्वतंत्र रूप से दोहरा सकते हैं, बैक्टीरिया द्वारा पर्यावरण में छोड़ा जा सकता है या, इसके विपरीत, अवशोषित किया जा सकता है (अवशोषण प्रक्रिया है) परिवर्तन). प्लास्मिड की मदद से, बैक्टीरिया आनुवंशिक जानकारी का आदान-प्रदान कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, कुछ एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोध संचारित करना।

बैक्टीरिया में प्लास्मिड प्राकृतिक रूप से मौजूद होते हैं। लेकिन कोई भी शोधकर्ता को एक प्लास्मिड को कृत्रिम रूप से संश्लेषित करने से नहीं रोक सकता है जिसमें उसके लिए आवश्यक गुण होंगे, इसमें एक जीन डाला जाएगा और इसे एक कोशिका में डाला जाएगा। एक ही प्लास्मिड में अलग-अलग इंसर्ट डाले जा सकते हैं .

जीन थेरेपी के तरीके

दो मुख्य दृष्टिकोण हैं, जो लक्ष्य कोशिकाओं की प्रकृति में भिन्न हैं:

1. भ्रूण, जिसमें विकास के प्रारंभिक चरण में विदेशी डीएनए को युग्मनज (निषेचित अंडा) या भ्रूण में पेश किया जाता है; इस मामले में, यह उम्मीद की जाती है कि पेश की गई सामग्री प्राप्तकर्ता की सभी कोशिकाओं (और यहां तक ​​​​कि रोगाणु कोशिकाओं) में प्रवेश करेगी, जिससे अगली पीढ़ी तक संचरण सुनिश्चित होगा। हमारे देश में यह वास्तव में प्रतिबंधित है;

2. दैहिक, जिसमें आनुवंशिक सामग्री को पहले से ही जन्मे व्यक्ति की गैर-प्रजनन कोशिकाओं में पेश किया जाता है और यह रोगाणु कोशिकाओं तक प्रसारित नहीं होता है।

पित्रैक उपचार विवो मेंयह रोगी के कुछ ऊतकों में एक निश्चित तरीके से क्लोन (गुणित) और पैकेज्ड डीएनए अनुक्रमों के सीधे परिचय पर आधारित है। विवो में जीन रोगों के उपचार के लिए विशेष रूप से आशाजनक एयरोसोल या इंजेक्शन वाले टीकों का उपयोग करके जीन का परिचय है। एरोसोल जीन थेरेपी, एक नियम के रूप में, फुफ्फुसीय रोगों (सिस्टिक फाइब्रोसिस, फेफड़ों के कैंसर) के इलाज के लिए विकसित की गई है।

जीन थेरेपी कार्यक्रम विकसित करने में कई चरण शामिल होते हैं। इसमें संबंधित जीन की ऊतक-विशिष्ट अभिव्यक्ति का गहन विश्लेषण (यानी, एक निश्चित ऊतक में कुछ प्रोटीन के जीन के मैट्रिक्स पर संश्लेषण), और प्राथमिक जैव रासायनिक दोष की पहचान, और संरचना, कार्य का अध्ययन शामिल है। और इसके प्रोटीन उत्पाद का इंट्रासेल्युलर वितरण, साथ ही रोग प्रक्रिया का जैव रासायनिक विश्लेषण। उचित चिकित्सा प्रोटोकॉल तैयार करते समय इस सभी डेटा को ध्यान में रखा जाता है।

यह महत्वपूर्ण है कि जीन सुधार योजनाएँ बनाते समय, अभिकर्मक की दक्षता और कोशिका संवर्धन स्थितियों के तहत प्राथमिक जैव रासायनिक दोष के सुधार की डिग्री का आकलन किया जाए ( कृत्रिम परिवेशीय,"इन विट्रो") और, सबसे महत्वपूर्ण बात, विवो मेंपशु जैविक मॉडल पर. इसके बाद ही क्लिनिकल ट्रायल कार्यक्रम शुरू हो सकेगा .

चिकित्सीय जीन की सीधी डिलीवरी और सेलुलर वाहक

यूकेरियोटिक कोशिका में विदेशी डीएनए को पेश करने के लिए कई तरीके हैं: कुछ भौतिक प्रसंस्करण (इलेक्ट्रोपोरेशन, मैग्नेटोफेक्शन, आदि) पर निर्भर करते हैं, अन्य रासायनिक सामग्री या जैविक कणों (उदाहरण के लिए, वायरस) के उपयोग पर निर्भर करते हैं जो वाहक के रूप में उपयोग किए जाते हैं। यह तुरंत उल्लेख करने योग्य है कि रासायनिक और भौतिक विधियां आमतौर पर संयुक्त होती हैं (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोपोरेशन + लिपोसोम में डीएनए लपेटना)

प्रत्यक्ष तरीके

1. रसायन-आधारित अभिकर्मक को कई प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: साइक्लोडेक्सट्रिन पदार्थ, पॉलिमर, लिपोसोम या नैनोकणों का उपयोग करना (रासायनिक या वायरल क्रियाशीलता के साथ या बिना, यानी सतह संशोधन)।
क) सबसे सस्ते तरीकों में से एक है कैल्शियम फॉस्फेट का उपयोग करना। यह कोशिकाओं में डीएनए समावेशन की दक्षता को 10-100 गुना तक बढ़ा देता है। डीएनए कैल्शियम के साथ एक मजबूत कॉम्प्लेक्स बनाता है, जो इसके प्रभावी अवशोषण को सुनिश्चित करता है। नुकसान - डीएनए का लगभग 1 - 10% ही नाभिक तक पहुँच पाता है। विधि का प्रयोग किया गया कृत्रिम परिवेशीयडीएनए को मानव कोशिकाओं में स्थानांतरित करने के लिए (चित्र 3);

चित्र 3

बी) डीएनए को बांधने और इसे कोशिका में स्थानांतरित करने के लिए अत्यधिक शाखाओं वाले कार्बनिक अणुओं - डेंड्रिमर का उपयोग (चित्र 4);

चित्र.4

ग) डीएनए ट्रांसफ़ेक्ट करने का एक बहुत ही प्रभावी तरीका लिपोसोम के माध्यम से इसका परिचय है - छोटे, झिल्ली से घिरे शरीर जो कोशिका साइटोप्लाज्मिक झिल्ली (सीपीएम) के साथ विलय कर सकते हैं, जो लिपिड की एक दोहरी परत है। यूकेरियोटिक कोशिकाओं के लिए, धनायनित लिपोसोम का उपयोग करके अभिकर्मक अधिक कुशल होता है क्योंकि कोशिकाएं उनके प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं। इस प्रक्रिया का अपना नाम है - लिपोफ़ेक्शन। यह विधि आज सबसे सुरक्षित में से एक मानी जाती है। लिपोसोम गैर विषैले और गैर-प्रतिरक्षाजन्य होते हैं। हालाँकि, लिपोसोम का उपयोग करके जीन स्थानांतरण की दक्षता सीमित है, क्योंकि जिस डीएनए को वे कोशिकाओं में पेश करते हैं उसे आमतौर पर लाइसोसोम द्वारा तुरंत पकड़ लिया जाता है और नष्ट कर दिया जाता है। लिपोसोम्स का उपयोग करके मानव कोशिकाओं में डीएनए का परिचय आज चिकित्सा का मुख्य आधार है। विवो में(चित्र 5);

चित्र.5

घ) एक अन्य विधि डायथाइलामिनोइथाइल डेक्सट्रान या पॉलीएथिलीनिमाइन जैसे धनायनित पॉलिमर का उपयोग है। नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए डीएनए अणु सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए पॉलीकेशन से जुड़ते हैं, और यह कॉम्प्लेक्स फिर एंडोसाइटोसिस द्वारा कोशिका में प्रवेश करता है। डीईएई-डेक्सट्रान प्लाज्मा झिल्ली के भौतिक गुणों को बदलता है और कोशिका में इस कॉम्प्लेक्स के ग्रहण को उत्तेजित करता है। विधि का मुख्य नुकसान यह है कि डीईएई-डेक्सट्रान उच्च सांद्रता में विषाक्त है। यह विधि जीन थेरेपी में व्यापक नहीं हुई है;

ई) हिस्टोन और अन्य परमाणु प्रोटीन की मदद से। ये प्रोटीन, जिनमें कई सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए अमीनो एसिड (Lys, Arg) होते हैं, प्राकृतिक परिस्थितियों में डीएनए की एक लंबी श्रृंखला को अपेक्षाकृत छोटे सेल नाभिक में कॉम्पैक्ट रूप से पैक करने में मदद करते हैं।

2. भौतिक विधियाँ:

क) इलेक्ट्रोपोरेशन एक बहुत लोकप्रिय विधि है; कोशिकाओं को तीव्र विद्युत क्षेत्र के अल्प संपर्क में रखकर झिल्ली पारगम्यता में तत्काल वृद्धि हासिल की जाती है। यह दिखाया गया है कि इष्टतम परिस्थितियों में ट्रांसफार्मर की संख्या जीवित कोशिकाओं के 80% तक पहुंच सकती है। वर्तमान में इसका उपयोग मनुष्यों में नहीं किया जाता है (चित्र 6)।

चित्र 6

बी) "सेल स्क्वीजिंग" 2013 में आविष्कार की गई एक विधि है। यह आपको कोशिका झिल्ली को "धीरे से निचोड़कर" कोशिकाओं में अणुओं को पहुंचाने की अनुमति देती है। यह विधि विषाक्तता या गलत-लक्ष्यीकरण की संभावना को समाप्त कर देती है क्योंकि यह बाहरी सामग्रियों या विद्युत क्षेत्रों पर निर्भर नहीं होती है;

ग) सोनोपोरेशन बाहरी डीएनए को अल्ट्रासाउंड के संपर्क में लाकर कोशिकाओं में कृत्रिम रूप से स्थानांतरित करने की एक विधि है, जिससे कोशिका झिल्ली में छिद्र खुल जाते हैं;
डी) ऑप्टिकल ट्रांसफ़ेक्शन - एक विधि जिसमें अत्यधिक केंद्रित लेजर का उपयोग करके झिल्ली में एक छोटा छेद (लगभग 1 माइक्रोमीटर व्यास) बनाया जाता है;
ई) हाइड्रोडायनामिक ट्रांसफ़ेक्शन - आनुवंशिक निर्माण, प्रोटीन आदि वितरित करने की एक विधि। केशिकाओं और अंतरकोशिकीय द्रव में दबाव में नियंत्रित वृद्धि से, जो कोशिका झिल्ली की पारगम्यता में अल्पकालिक वृद्धि और उनमें अस्थायी छिद्रों के निर्माण का कारण बनता है। यह ऊतक में तेजी से इंजेक्शन द्वारा किया जाता है, और वितरण गैर-विशिष्ट होता है। कंकाल की मांसपेशी के लिए वितरण दक्षता - 22 से 60% तक ;

च) डीएनए का माइक्रोइंजेक्शन - पतले कांच के सूक्ष्मनलिकाएं (डी = 0.1-0.5 µm) का उपयोग करके एक पशु कोशिका के केंद्रक में परिचय। नुकसान विधि की जटिलता है, नाभिक या डीएनए के नष्ट होने की उच्च संभावना है; सीमित संख्या में कोशिकाओं को रूपांतरित किया जा सकता है। मानव उपयोग के लिए नहीं.

3. कण-आधारित विधियाँ।

ए) अभिकर्मक के लिए एक सीधा तरीका एक जीन गन है, जिसमें डीएनए को अक्रिय ठोस पदार्थों (आमतौर पर सोना, टंगस्टन) के साथ एक नैनोकण में संयोजित किया जाता है, जिसे फिर लक्ष्य कोशिकाओं के नाभिक में "शॉट" किया जाता है। यह विधि लागू है कृत्रिम परिवेशीयऔर विवो मेंविशेष रूप से मांसपेशी ऊतक कोशिकाओं में जीन को शामिल करने के लिए, उदाहरण के लिए, डचेन मस्कुलर डिस्ट्रॉफी जैसी बीमारी में। सोने के कणों का आकार 1-3 माइक्रोन होता है (चित्र 7)।

चित्र 7

बी) मैग्नेटोफ़ेक्शन एक ऐसी विधि है जो लक्ष्य कोशिकाओं तक डीएनए पहुंचाने के लिए चुंबकत्व की शक्तियों का उपयोग करती है। सबसे पहले, न्यूक्लिक एसिड (एनए) चुंबकीय नैनोकणों से जुड़े होते हैं, और फिर, चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में, कण कोशिका में चले जाते हैं। प्रभावशीलता लगभग 100% है, स्पष्ट गैर-विषाक्तता नोट की गई है। 10-15 मिनट के भीतर, कण कोशिका में पंजीकृत हो जाते हैं - यह अन्य तरीकों की तुलना में बहुत तेज़ है।
सी) इम्पेलफेक्शन; "इम्पेलमेंट", शाब्दिक अर्थ "इम्पेलमेंट" + "संक्रमण") - कार्बन नैनोट्यूब और नैनोफाइबर जैसे नैनोमटेरियल का उपयोग करके एक वितरण विधि। इस मामले में, कोशिकाओं को वस्तुतः नैनोफाइब्रिल्स की एक परत द्वारा छिद्रित किया जाता है। उपसर्ग "नैनो" का उपयोग उनके बहुत छोटे आकार (एक मीटर के अरबवें हिस्से के भीतर) को दर्शाने के लिए किया जाता है (चित्र 8)।

चित्र.8

अलग से, यह आरएनए अभिकर्मक जैसी विधि को उजागर करने के लायक है: यह डीएनए नहीं है जिसे कोशिका में पहुंचाया जाता है, लेकिन आरएनए अणु - प्रोटीन जैवसंश्लेषण श्रृंखला में उनके "उत्तराधिकारी"; इस मामले में, विशेष प्रोटीन सक्रिय होते हैं जो आरएनए को छोटे टुकड़ों में काटते हैं - तथाकथित। छोटा हस्तक्षेप करने वाला आरएनए (siRNA)। ये टुकड़े अन्य प्रोटीनों से जुड़ जाते हैं और अंततः, इससे कोशिका में संबंधित जीन की अभिव्यक्ति बाधित हो जाती है। इस तरह, कोशिका में उन जीनों की क्रिया को अवरुद्ध करना संभव है जो संभावित रूप से इस समय अच्छे से अधिक नुकसान पहुंचाते हैं। आरएनए अभिकर्मक का व्यापक अनुप्रयोग, विशेष रूप से, ऑन्कोलॉजी में पाया गया है।

प्लास्मिड वैक्टर का उपयोग करके जीन वितरण के बुनियादी सिद्धांतों की समीक्षा की गई है। अब हम वायरल तरीकों पर विचार करने के लिए आगे बढ़ सकते हैं। वायरस गैर-सेलुलर जीवन रूप हैं, जो अक्सर प्रोटीन खोल में लिपटे न्यूक्लिक एसिड अणु (डीएनए या आरएनए) से बने होते हैं। यदि आप वायरस की आनुवंशिक सामग्री से उन सभी अनुक्रमों को काट दें जो बीमारियों का कारण बनते हैं, तो पूरे वायरस को हमारे जीन के लिए एक "वाहन" में भी सफलतापूर्वक बदला जा सकता है।

किसी वायरस की मध्यस्थता से किसी कोशिका में डीएनए डालने की प्रक्रिया को कहा जाता है पारगमन.
व्यवहार में, रेट्रोवायरस, एडेनोवायरस और एडेनो-एसोसिएटेड वायरस (एएवी) का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। सबसे पहले, यह पता लगाने लायक है कि वायरस के बीच पारगमन के लिए आदर्श उम्मीदवार क्या होना चाहिए। मानदंड यह है कि यह होना चाहिए:

स्थिर;
. कैपेसिटिव, यानी पर्याप्त मात्रा में डीएनए को समायोजित करने के लिए;
. कोशिका के चयापचय मार्गों के संबंध में निष्क्रियता;
. सटीक - आदर्श रूप से, इसे अपने जीनोम को मेजबान नाभिक आदि के जीनोम के एक विशिष्ट स्थान में एकीकृत करना चाहिए।

वास्तविक जीवन में, कम से कम कई बिंदुओं को संयोजित करना बहुत कठिन होता है, इसलिए आमतौर पर प्रत्येक व्यक्तिगत मामले पर अलग से विचार करते समय चुनाव किया जाता है (चित्र 9)।

चित्र.9

सूचीबद्ध सभी तीन सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले वायरस में से, सबसे सुरक्षित और साथ ही सबसे सटीक AAV हैं। उनका लगभग एकमात्र दोष उनकी अपेक्षाकृत छोटी क्षमता (लगभग 4800 बीपी) है, जो, हालांकि, कई जीनों के लिए पर्याप्त साबित होती है .

सूचीबद्ध तरीकों के अलावा, जीन थेरेपी का उपयोग अक्सर सेल थेरेपी के साथ संयोजन में किया जाता है: सबसे पहले, कुछ मानव कोशिकाओं की संस्कृति को पोषक माध्यम में लगाया जाता है, जिसके बाद आवश्यक जीन को एक या दूसरे तरीके से कोशिकाओं में पेश किया जाता है, खेती की जाती है कुछ समय के लिए और फिर से मेज़बान के शरीर में प्रत्यारोपित किया जाता है। परिणामस्वरूप, कोशिकाएं अपने सामान्य गुणों में वापस आ सकती हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, मानव श्वेत रक्त कोशिकाओं (ल्यूकोसाइट्स) को ल्यूकेमिया के लिए संशोधित किया गया था (चित्र 10)।

चित्र.10

कोशिका में प्रवेश करने के बाद जीन का भाग्य

चूंकि अंतिम लक्ष्य - नाभिक तक जीन को अधिक कुशलता से पहुंचाने की उनकी क्षमता के कारण वायरल वैक्टर के साथ सब कुछ कमोबेश स्पष्ट है, हम प्लास्मिड वेक्टर के भाग्य पर ध्यान केंद्रित करेंगे।

इस स्तर पर, हमने यह हासिल कर लिया है कि डीएनए ने पहली बड़ी बाधा - कोशिका की साइटोप्लाज्मिक झिल्ली - को पार कर लिया है।

इसके बाद, अन्य पदार्थों के साथ संयोजन में, चाहे वह ढका हुआ हो या नहीं, इसे कोशिका नाभिक तक पहुंचने की आवश्यकता होती है ताकि एक विशेष एंजाइम - आरएनए पोलीमरेज़ - डीएनए मैट्रिक्स पर मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) के एक अणु को संश्लेषित कर सके (इस प्रक्रिया को कहा जाता है) TRANSCRIPTION). इसके बाद ही एमआरएनए साइटोप्लाज्म में छोड़ा जाएगा, राइबोसोम के साथ एक कॉम्प्लेक्स बनाता है और, आनुवंशिक कोड के अनुसार, एक पॉलीपेप्टाइड को संश्लेषित किया जाता है - उदाहरण के लिए, संवहनी वृद्धि कारक (वीईजीएफ), जो एक निश्चित चिकित्सीय कार्य करना शुरू कर देगा ( इस मामले में, यह इस्किमिया के अधीन ऊतक में वाहिका शाखाओं के निर्माण की प्रक्रिया शुरू कर देगा)।

जहां तक ​​आवश्यक कोशिका प्रकार में प्रविष्ट जीन की अभिव्यक्ति का सवाल है, इस समस्या को प्रतिलेखन नियामक तत्वों की मदद से हल किया जाता है। जिस ऊतक में अभिव्यक्ति होती है वह अक्सर एक विशिष्ट प्रमोटर (न्यूक्लियोटाइड्स का एक अनुक्रम जिसमें से आरएनए पोलीमरेज़ संश्लेषण शुरू होता है) के साथ एक ऊतक-विशिष्ट एन्हांसर ("बढ़ाने वाला" अनुक्रम) के संयोजन से निर्धारित होता है, जो प्रेरक हो सकता है . यह ज्ञात है कि जीन गतिविधि को संशोधित किया जा सकता है विवो मेंबाहरी सिग्नल, और चूंकि एन्हांसर किसी भी जीन के साथ काम कर सकते हैं, इसलिए इंसुलेटर को वैक्टर में पेश किया जा सकता है, जो एन्हांसर को उसकी स्थिति की परवाह किए बिना काम करने में मदद करता है और जीन के बीच कार्यात्मक बाधाओं के रूप में कार्य कर सकता है। प्रत्येक एन्हांसर में प्रोटीन कारकों को सक्रिय करने या दबाने के लिए बाध्यकारी साइटों का एक सेट होता है। प्रमोटरों का उपयोग जीन अभिव्यक्ति के स्तर को विनियमित करने के लिए भी किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, मेटालोथायोनिन या तापमान-संवेदनशील प्रमोटर हैं; प्रमोटर हार्मोन द्वारा नियंत्रित होते हैं।

किसी जीन की अभिव्यक्ति जीनोम में उसकी स्थिति पर निर्भर करती है। ज्यादातर मामलों में, मौजूदा वायरल तरीकों के परिणामस्वरूप जीनोम में जीन का यादृच्छिक सम्मिलन होता है। ऐसी निर्भरता को खत्म करने के लिए, वैक्टर का निर्माण करते समय, जीन को ज्ञात न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों के साथ आपूर्ति की जाती है, जो जीन को जीनोम में जहां भी डाला जाता है, उसे व्यक्त करने की अनुमति देता है।

ट्रांसजीन अभिव्यक्ति को विनियमित करने का सबसे सरल तरीका इसे एक संकेतक प्रमोटर प्रदान करना है जो ग्लूकोज रिलीज या हाइपोक्सिया जैसे शारीरिक संकेत के प्रति संवेदनशील है। ऐसी "अंतर्जात" नियंत्रण प्रणालियाँ कुछ स्थितियों में उपयोगी हो सकती हैं, जैसे इंसुलिन उत्पादन का ग्लूकोज-निर्भर नियंत्रण। "बहिर्जात" नियंत्रण प्रणालियाँ अधिक विश्वसनीय और सार्वभौमिक होती हैं, जब जीन अभिव्यक्ति को एक छोटे दवा अणु की शुरूआत द्वारा औषधीय रूप से नियंत्रित किया जाता है। वर्तमान में, 4 मुख्य नियंत्रण प्रणालियाँ ज्ञात हैं - टेट्रासाइक्लिन (टेट), कीट स्टेरॉयड, इक्डीसोन या इसके एनालॉग्स, एंटीप्रोजेस्टिन दवा मेफप्रिस्टोन (आरयू486) और रासायनिक डिमराइज़र जैसे रैपामाइसिन और इसके एनालॉग्स द्वारा नियंत्रित। इन सभी में वांछित जीन का नेतृत्व करने वाले मुख्य प्रवर्तक के प्रति प्रतिलेखन सक्रियण डोमेन का दवा-निर्भर आकर्षण शामिल है, लेकिन वे इस आकर्षण के तंत्र में भिन्न हैं .

निष्कर्ष

डेटा की समीक्षा हमें इस निष्कर्ष पर पहुंचने की अनुमति देती है कि, दुनिया भर में कई प्रयोगशालाओं के प्रयासों के बावजूद, सब कुछ पहले से ही ज्ञात और परीक्षण किया गया है विवो मेंऔर कृत्रिम परिवेशीयवेक्टर सिस्टम परिपूर्ण से बहुत दूर हैं . यदि विदेशी डीएनए पहुंचाने में कोई समस्या है कृत्रिम परिवेशीयव्यावहारिक रूप से हल किया गया, और विभिन्न ऊतकों की लक्षित कोशिकाओं तक इसकी डिलीवरी की गई विवो मेंसफलतापूर्वक हल किया गया (मुख्य रूप से रिसेप्टर प्रोटीन ले जाने वाले निर्माणों का निर्माण करके, जिसमें कुछ ऊतकों के लिए विशिष्ट एंटीजन शामिल हैं), फिर मौजूदा वेक्टर सिस्टम की अन्य विशेषताएं - एकीकरण की स्थिरता, विनियमित अभिव्यक्ति, सुरक्षा - अभी भी गंभीर सुधार की आवश्यकता है।

सबसे पहले, यह एकीकरण की स्थिरता से संबंधित है। अब तक, जीनोम में एकीकरण केवल रेट्रोवायरल या एडेनो-संबद्ध वैक्टर का उपयोग करके प्राप्त किया गया है। स्थिर एकीकरण की दक्षता को रिसेप्टर-मध्यस्थता प्रणाली जैसे जीन निर्माणों में सुधार करके या पर्याप्त रूप से स्थिर एपिसोडिक वैक्टर (यानी, नाभिक के अंदर दीर्घकालिक निवास में सक्षम डीएनए संरचनाएं) बनाकर बढ़ाया जा सकता है। हाल ही में, स्तनधारी कृत्रिम गुणसूत्रों के आधार पर वैक्टर के निर्माण पर विशेष ध्यान दिया गया है। साधारण गुणसूत्रों के मूल संरचनात्मक तत्वों की उपस्थिति के कारण, ऐसे मिनी-गुणसूत्र लंबे समय तक कोशिकाओं में बने रहते हैं और पूर्ण आकार (जीनोमिक) जीन और उनके प्राकृतिक नियामक तत्वों को ले जाने में सक्षम होते हैं, जो सही कामकाज के लिए आवश्यक होते हैं। जीन का, सही ऊतक में और सही समय पर।

जीन और सेल थेरेपी खोई हुई कोशिकाओं और ऊतकों की बहाली और अंगों के आनुवंशिक इंजीनियरिंग डिजाइन के लिए शानदार संभावनाएं खोलती है, जो निस्संदेह बायोमेडिकल अनुसंधान के तरीकों के शस्त्रागार का विस्तार करेगी और मानव जीवन के संरक्षण और विस्तार के लिए नए अवसर पैदा करेगी।

30 अगस्त, 2017 को अमेरिकी खाद्य एवं औषधि प्रशासन (एफडीए) ने रक्त कैंसर के लिए दुनिया की पहली जीन थेरेपी को मंजूरी दी। यह नोवार्टिस फार्मास्यूटिकल्स का किमरिया (टिसजेनलेक्लुसेल) है, जो सीएआर-टी तकनीक पर आधारित है और 25 वर्ष से कम उम्र के बच्चों और युवा वयस्क रोगियों में बी-सेल तीव्र लिम्फोब्लास्टिक ल्यूकेमिया के उपचार के लिए है, जो अन्य उपचारों के प्रति प्रतिरोधी हैं या हैं। पुनरावर्ती रोग.

CRISPR/Cas9 जीनोम संपादन तकनीक के उपयोग से जीन थेरेपी में नए अवसर खुलते हैं। CRISPR/Cas9 आपको कोशिकाओं के डीएनए को बहुत सटीक और सुरक्षित रूप से बदलने की अनुमति देता है। और यदि आप एडेनो-संबंधित वायरस का उपयोग करके डिलीवरी के साथ CRISPR/Cas9 तकनीक को जोड़ते हैं, तो यह, जाहिरा तौर पर, आपको शरीर को व्यवस्थित रूप से प्रभावित करने और बहुत बड़ी संख्या में कोशिकाओं के जीनोम को पूरी तरह से सुरक्षित रूप से बदलने की अनुमति देगा।

और 2016 में, ड्यूक यूनिवर्सिटी (यूएसए) के आनुवंशिकीविदों ने घोषणा की कि इतिहास में पहली बार वे एक वयस्क स्तनपायी (चूहों) पर सफलतापूर्वक जीन थेरेपी करने और मांसपेशी डिस्ट्रॉफी से जुड़ी आनुवंशिक बीमारी का इलाज करने में सक्षम थे। ऐसा करने के लिए, अपेक्षाकृत नई जीन संपादन तकनीक CRISPR/Cas9 के एक संशोधित संस्करण का उपयोग किया गया था। CRISPR/Cas9 जीन संपादन तकनीक में आनुवंशिक सामग्री को उसके गंतव्य तक पहुंचाने में मदद करने के लिए एडेनो-जुड़े वायरस का उपयोग शामिल है। इस तकनीक का उपयोग करके टेस्ट ट्यूब और एकल-कोशिका भ्रूण में व्यक्तिगत कोशिकाओं के जीन संपादन पर सफल प्रयोग किए गए हैं। दुर्भाग्य से, मानव भ्रूण के आनुवंशिक हेरफेर की संभावना अभी भी विवादास्पद है।

CRISPR/Cas ने सभी अपेक्षाओं को पार कर लिया है। इसने कम से कम त्रुटियों के साथ, आवश्यक जीन को "बंद" करना और जीनोम के कड़ाई से परिभाषित क्षेत्रों में नए जीन डालना संभव बना दिया।

दिसंबर 2015 में फेंग जैंग के वैज्ञानिक समूह ने इस प्रणाली को संशोधित किया ताकि यह पूरी तरह से त्रुटि मुक्त हो जाए, जिसे प्रमुख वैज्ञानिक पत्रिका साइंस में प्रकाशित किया गया था। वैज्ञानिकों ने 3 अमीनो एसिड, जिनसे प्रोटीन बनता है, को Cas9 एंडोन्यूक्लिज़ में बदल दिया, जिसके बाद ऐसी प्रणाली में त्रुटियों की संख्या लगभग शून्य हो गई।

CRISP/Cas9 का उपयोग उम्र बढ़ने की जीन थेरेपी के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक है, जहां शरीर में अधिकांश कोशिकाओं के लिए सामान्य दीर्घायु मार्गों को प्रभावित करना आवश्यक है। 2015 तक, उम्र बढ़ने के लिए जीन थेरेपी पर मनुष्यों पर एक भी नैदानिक ​​​​परीक्षण नहीं किया गया था, जो आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि उम्र बढ़ने को अभी भी एक बीमारी के रूप में मान्यता नहीं दी गई है।

इसके अलावा, उम्र बढ़ने के लिए जीन थेरेपी अभी भी एक बहुत ही युवा और विकासशील क्षेत्र है। वर्तमान में, उम्र बढ़ने के लिए जीन थेरेपी पर सभी शोध मॉडल चूहों, चूहों, बंदरों और मानव कोशिका संस्कृतियों - इन विट्रो कोशिकाओं पर किए जाते हैं।

उम्र बढ़ने की जीन थेरेपी के सभी तरीकों को उन में विभाजित किया गया है जहां दीर्घायु जीन को शरीर में पहुंचाया जाता है, और जहां छोटे आरएनए पेश किए जाते हैं जो जीन या उम्र बढ़ने के मार्ग को "बंद" कर देते हैं। अर्थात्, पहले मामले में, दीर्घायु के लिए उपयोगी कुछ पेश किया जाता है, और दूसरे में, कुछ हानिकारक बंद कर दिया जाता है। सही मायनों में, स्तनधारियों में उम्र बढ़ने की जीन थेरेपी पर 2015 से पहले केवल दो अध्ययन किए गए थे।

ट्रांसजेनिक चूहों में मॉडल जीन थेरेपी बहुत अधिक काम करती है। ऐसे अध्ययनों में, चिकित्सीय जीन को वयस्क चूहे के शरीर में नहीं पहुंचाया जाता है, बल्कि आनुवंशिक इंजीनियरिंग का उपयोग करके ऐसे चूहे बनाए जाते हैं जिनका जीनोम जन्म से ही बदल गया है। जीन थेरेपी की तरह, यह किसी को यह अध्ययन करने की अनुमति देता है कि विभिन्न जीनों की गतिविधि में वृद्धि या कमी शरीर के जीवनकाल और उम्र बढ़ने को कैसे प्रभावित करती है।

आइए देखें कि उम्र बढ़ने से निपटने के लिए जीन थेरेपी और जेनेटिक इंजीनियरिंग सैद्धांतिक रूप से क्या कर सकती है।

जीवन विस्तार के अन्य तरीकों की तुलना में जीन थेरेपी का लाभ

यदि हम बुढ़ापा रोधी दवाओं (जेरोप्रोटेक्टर्स) का उपयोग कर सकते हैं तो हमें जीन थेरेपी की आवश्यकता क्यों है? जीवन विस्तार के अन्य तरीकों की तुलना में (उदाहरण के लिए, जीरोप्रोटेक्टर्स या भोजन प्रतिबंध, जीवन को 30-50% तक बढ़ाना जीवन में केवल एक बार जीन थेरेपी करने के लिए पर्याप्त है, और गोलियाँ हर समय लेनी चाहिए और भूलना नहीं चाहिए - अन्यथा परिणाम पूरा नहीं होगा। उदाहरण के लिए, आंद्रेज बार्टके के 2001 के काम में आहार प्रतिबंध से चूहों का जीवन 30% बढ़ गया. हालाँकि, चूहों ने लगातार 670 दिनों तक कम कैलोरी वाला आहार खाया - यानी उनके आधे जीवन के लिए हर दिन! अधिकांश लोगों के लिए, यह यथार्थवादी नहीं है। और 2012 में मारिया ब्लास्को के जीन थेरेपी प्रयोग (इस लेख में बाद में चर्चा की गई) में, टेलोमेरेज़ जीन थेरेपी का प्रभाव थोड़ा कम हुआ - चूहे 20% अधिक समय तक जीवित रहने लगे। हालाँकि, इस कार्य में, चूहों को काफी उन्नत उम्र में अपने पूरे जीवन के दौरान रक्त में दवा का केवल 1 इंजेक्शन मिला!

इसलिए, अगर हम मनुष्यों में जीवन विस्तार पर शोध के अनुवाद के बारे में बात कर रहे हैं, तो जीन थेरेपी का एक पूर्ण लाभ है, क्योंकि यह निरंतर उपचार की आवश्यकता के कारण जीवन की गुणवत्ता को कम नहीं करता है - हर दिन एक निश्चित आहार का पालन करना या लगातार जीरोप्रोटेक्टर्स या अन्य दवाओं का उपयोग करें। जीन थेरेपी भी अत्यधिक लक्षित है और इसलिए इसमें कम दुष्प्रभाव होने की संभावना है।

इसके अलावा, दवाओं की विभिन्न ऊतकों और अंगों में जैवउपलब्धता की सीमाएँ होती हैं।

टेलोमेरेज़ जीन (टीईआरटी) को दो साल पुराने जंगली प्रकार के चूहों (मानव वर्ष में 40-50 वर्ष) में एक ही इंजेक्शन से डालने से टेलोमेरेज़ की लंबाई बढ़ जाती है और उनका जीवन 20% बढ़ जाता है।

वैज्ञानिक ने सुझाव दिया कि कोशिकाओं में एक निश्चित विभाजन काउंटर होता है जो उनकी कुल संख्या को सीमित करता है। 10 साल बाद, रूसी वैज्ञानिक एलेक्सी ओलोवनिकोव ने इस काउंटर के संचालन के लिए एक काल्पनिक तंत्र का प्रस्ताव रखा।

ओलोव्निकोव ने सुझाव दिया कि जब कोशिकाएं विभाजित होती हैं, तो गुणसूत्रों के सिरे, जिन्हें टेलोमेरेस कहा जाता है, थोड़ा छोटा हो जाता है। और जब टेलोमेर एक महत्वपूर्ण लंबाई तक पहुंचते हैं, तो कोशिका विभाजित होना बंद कर देती है और पुरानी हो जाती है। इसके बाद, एलिजाबेथ हेलेन ब्लैकबर्न, एक अमेरिकी साइटोजेनेटिकिस्ट, कैरल ग्रीडर और जैक शोस्टाक के साथ 2009 के लिए शरीर विज्ञान या चिकित्सा में नोबेल पुरस्कार विजेता बनीं, जिसका शीर्षक था "टेलोमेरेस और टेलोमेरेज़ एंजाइम द्वारा गुणसूत्र संरक्षण के तंत्र की खोज के लिए"। यह सिद्धांत 1971 में एलेक्सी ओलोवनिकोव द्वारा प्रस्तावित किया गया था।

इसके विपरीत, गैर उम्र बढ़ने वाली कोशिकाओं (उदाहरण के लिए, रोगाणु और भ्रूण स्टेम कोशिकाएं) में, एक एंजाइम होना चाहिए जो टेलोमेर को लंबा करता है, जिससे कोशिकाओं को लगभग अनिश्चित काल तक विभाजित होने की अनुमति मिलती है। इसके अलावा, यह दिखाया गया है कि टेलोमेरेज़ जीन को नुकसान होने से मॉडल जानवरों का जीवन बहुत छोटा हो जाता है और समय से पहले बूढ़ा होने वाले सिंड्रोम - प्रोजेरिया का विकास होता है।

टेलोमेरेज़ की खोज के बाद दर्जनों वैज्ञानिक इसके आधार पर बुढ़ापे का इलाज बनाने में रुचि लेने लगे। ऐसा प्रतीत होता है कि सभी कोशिकाओं में टेलोमेरेज़ को "चालू" करने से शरीर अमर हो सकता है। हालाँकि, इस तथ्य के कारण जल्द ही चिंताएँ पैदा हो गईं कि टेलोमेरेज़ का सक्रिय संश्लेषण 90% कैंसर ट्यूमर में देखा जाता है। सवाल उठा: क्या टेलोमेरेज़ की सक्रियता से घातक परिवर्तन का खतरा होगा?

इसके अलावा, यह पता चला कि सेल उम्र बढ़ने के साथ हमेशा टेलोमेयर छोटा नहीं होता है। उदाहरण के लिए, मौखिक श्लेष्मा या मानव आंख के कॉर्निया की उपकला कोशिकाओं के मामले में। इससे पता चला कि अकेले टेलोमेरेज़ सक्रियण पूरे शरीर को फिर से जीवंत करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है। जीन थेरेपी पर आगे बढ़ने से पहले, ट्रांसजेनिक चूहों में टेलोमेरेज़ के प्रभावों का अध्ययन किया गया था। यह पता चला कि यदि आप सभी माउस कोशिकाओं में टीईआरटी जीन को "चालू" करते हैं, तो जीवन प्रत्याशा 40% बढ़ जाती है! हालाँकि, लगातार टेलोमेरेज़ गतिविधि से कैंसर का खतरा भी बढ़ गया। इसलिए, यह सवाल उठा कि टेलोमेरेज़ को कम समय के लिए कैसे सक्रिय किया जाए।

मारिया ब्लास्को के 2012 के पेपर ने बिल्कुल यही किया (चार्ट देखें)। टेलोमेरेज़ जीन को एडेनो-एसोसिएटेड वायरस (AAV9) का उपयोग करके चूहे के शरीर में पहुंचाया गया, जो प्रणालीगत वितरण में सक्षम है। एडेनो-जुड़े वायरस की विशेषता उच्च सुरक्षा है: वे वितरित जीन को मेजबान जीनोम में एकीकृत नहीं करते हैं, और इसलिए उत्परिवर्तन (कैंसर का कोई खतरा नहीं) का कारण नहीं बनते हैं। इसके अलावा, वे शायद ही किसी प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को ट्रिगर करते हैं। वहीं, टीईआरटी जीन से थेरेपी पूरी तरह से सुरक्षित निकली: चूहों में कैंसर का खतरा नहीं बढ़ा। दो साल के चूहों को एडेनोवायरस का एक इंजेक्शन दिया गया जिसमें टेलोमेरेज़ जीन डाला गया। इससे चूहों का जीवन 20% बढ़ गया (जैसा कि ऊपर ग्राफ़ में दिखाया गया है)। और यह, सैद्धांतिक रूप से, 40-50 वर्ष की आयु के लोगों को ऐसी दवा का एक इंजेक्शन देने और जीवन को 8-12 साल तक बढ़ाने की अनुमति दे सकता है।

आज, टेलोमेरेज़ को दवाओं से उत्तेजित किया जा सकता है। वाल्सार्टन और फ्लुवास्टेटिन की कम खुराक के साथ संवहनी कायाकल्प पर कई सफल नैदानिक ​​​​परीक्षणों के बाद 2016 में लजुब्लजाना विश्वविद्यालय (स्लोवेनिया) के वैज्ञानिकों द्वारा इस क्षेत्र में एक दिलचस्प अध्ययन किया गया था। इस बार उन्होंने 130 रोगियों के रक्त नमूनों में संवहनी कायाकल्प के बाद टेलोमेरेज़ गतिविधि को मापा।

इस प्रकार, एक महीने का कोर्स टेलोमेरेज़ गतिविधि को 3.28 गुना बढ़ा देता है, जो महत्वपूर्ण रूप से बेहतर एंडोथेलियल फ़ंक्शन (संवहनी कायाकल्प) और रक्त वाहिकाओं में सूजन को कम करने से संबंधित है। और टेलोमेरेज़ का यह बढ़ा हुआ स्तर अगले छह महीनों तक, धीरे-धीरे कम होता हुआ बना रहता है। लेकिन टेलोमेरेज़ में यह वृद्धि टेलोमेरेज़ को कितनी प्रभावी ढंग से प्रभावित करती है यह निर्धारित किया जाना बाकी है।

यह जानना महत्वपूर्ण है कि यदि ऐसी थेरेपी सही समय पर और बहुत लंबे समय तक नहीं की जाती है तो टेलोमेरेस हमारे जीवन को लम्बा नहीं बढ़ा सकते हैं।

इसके अलावा, अकेले टेलोमेरेज़ उत्तेजना टेलोमेरेज़ को लंबा नहीं कर सकती है। टेलोमेरेज़ गतिविधि उम्र के साथ लगभग अपरिवर्तित रहती है - बाईं ओर के ग्राफ़ को देखें। लेकिन टेलोमेरेस अभी भी छोटे हैं।

आज भी बाजार में एक ऐसी दवा है जो टेलोमेरेज़ गतिविधि को बढ़ाती है - टीए-65। यह बहुत महंगा है, और अध्ययनों में किसी भी तरह से चूहों के जीवन को लम्बा नहीं दिखाया गया है। बाईं ओर ग्राफ़ देखें. 2011 के एक अध्ययन में, स्पैनिश नेशनल कैंसर सेंटर के वैज्ञानिकों ने पिछले अध्ययन के समान, टेलोमेरेज़ को बढ़ाने के लिए लंबे समय तक जीवित रहने वाले दो वर्षीय चूहों को टीए-65 दिया। केवल पिछले अध्ययन में चूहों को जीन थेरेपी के लिए इंजेक्शन लगाया गया था। लेकिन जीन थेरेपी (बाईं ओर ग्राफ देखें) के विपरीत, दवा टीए-65 ने किसी भी तरह से चूहों के जीवन को नहीं बढ़ाया और जीवन को बढ़ाने और उम्र बढ़ने को धीमा करने के लिए बिल्कुल बेकार साबित हुई।

2011 में, टेक्सास विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने 60 से अधिक स्तनधारी प्रजातियों की कोशिका संस्कृतियों में टेलोमेरेस और टेलोमेरेज़ का अध्ययन किया। दीर्घायु में टेलोमेर की भूमिका इतनी स्पष्ट नहीं थी... शोध से पता चलता है (स्तनधारियों की लगभग 60 प्रजातियों की तुलना करने पर) कि किसी प्रजाति के टेलोमेर जितने लंबे होते हैं, उसके डीएनए उत्परिवर्तन उतनी ही तेजी से जमा होते हैं, कैंसरग्रस्त ट्यूमर उतने ही अधिक होते हैं और उसकी जीवन प्रत्याशा उतनी ही कम होती है . टेलोमेयर की लंबाई का जीवनकाल से विपरीत संबंध होता है। इससे पता चलता है कि टेलोमेरेज़ का जीवन-विस्तार परिणाम, जो एक इंजेक्शन के साथ चूहों में प्राप्त किया गया था, मनुष्यों में जीवन का विस्तार नहीं कर सकता है। टेलोमेरेस का प्रश्न लोगों के लिए खुला रहता है।

निष्कर्ष:भविष्य में, सैद्धांतिक रूप से, हम 40-50 वर्ष की आयु में एक इंजेक्शन के साथ टेलोमेरेज़ जीन (टीईआरटी) पेश करके टेलोमेरेज़ की लंबाई बढ़ाने में सक्षम होंगे, लेकिन अकेले ऐसी थेरेपी स्पष्ट रूप से पर्याप्त नहीं है। सबसे जल्दी, हमें मानव जीवन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने के लिए जीन थेरेपी प्रभावों का एक संयोजन ढूंढना होगा। आज हम दवाओं के संयोजन के साथ हर छह महीने में एक बार एक महीने की थेरेपी का उपयोग करके प्रभाव का अनुकरण कर सकते हैं वाल्सार्टन 20 मिलीग्राम + फ़्लुवास्टेटिन 10-20 मिलीग्राम, या टेल्मिसर्टन + एटोरवास्टेटिन 10 मिलीग्राम।कम से कम ये दवाएं संयोजन में टेलोमेरेज़ को उत्तेजित करने में सक्षम हैं।

Agtr1a जीन का विघटन, जो AT1a एंजियोटेंसिन रिसेप्टर्स को एनकोड करता है, जंगली प्रकार के चूहों की तुलना में ट्रांसजेनिक चूहों के जीवन को 26% तक बढ़ा देता है।

एंजियोटेंसिन II रिसेप्टर विरोधी, या एटी1 रिसेप्टर ब्लॉकर्स, एंटीहाइपरटेन्सिव दवाओं (रक्तचाप के इलाज के लिए दवाएं) के नए समूहों में से एक हैं। इन दवाओं में सभी दवाएं शामिल हैं सार्टन समूह (उदाहरण के लिए, टेल्मिसर्टन).

उदाहरण के रूप में प्राइमेट्स का उपयोग करते हुए, कपलान ने दिखाया कि यदि आप नर प्राइमेट्स के एक समूह को इकट्ठा करते हैं, तो कुछ ही दिनों में बंदर एक सामाजिक पदानुक्रम विकसित कर लेंगे। ऐसे पदानुक्रम में सबसे खराब स्थान सबसे नीचे है। अधीनस्थ पदों पर नर प्राइमेट दीर्घकालिक तनाव के कई संकेतक प्रदर्शित करते हैं। उनमें अक्सर एथेरोस्क्लेरोसिस विकसित हो जाता है। जब वैज्ञानिकों ने सामाजिक पदानुक्रम के निचले भाग (जोखिम में) वाले नर प्राइमेट्स को बीटा ब्लॉकर दिया प्रोप्रानोलोल, सहानुभूति तंत्रिका तंत्र की गतिविधि को दबाना, फिर संवहनी एथेरोस्क्लेरोसिस विकसित नहीं हुआ।

यह पता चला कि सहानुभूति तंत्रिका तंत्र, तनाव के कारण, एथेरोस्क्लेरोसिस के विकास को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है और हृदय और रक्त वाहिकाओं की समस्याओं में शामिल होता है। भावनात्मक तनाव खुद को सहानुभूतिपूर्ण (एड्रीनर्जिक) स्वायत्त तंत्रिका तंत्र के माध्यम से महसूस करता है, जो हमारे मस्तिष्क और आंतरिक अंगों के नियंत्रण केंद्रों को जोड़ता है। जिसमें प्रतिरक्षा, अस्थि मज्जा आदि शामिल हैं। एथेरोस्क्लेरोसिस मुख्य कारक है जो विकसित देशों में दिल के दौरे और सेरेब्रल स्ट्रोक से होने वाली मौतों की सबसे बड़ी संख्या का कारण बनता है।

1983 में गोल्डस्टीन एस एट अल द्वारा यादृच्छिक, डबल-ब्लाइंड, प्लेसबो-नियंत्रित परीक्षण में पाया गया कि थेरेपी प्रोप्रानोलोलतीव्र रोधगलन वाले 3837 रोगियों में, यह हृदय रोगों (दुनिया में मृत्यु का नंबर 1 कारण) से मृत्यु दर को कम करता है।

मार्च 2017 में, फ्रांसीसी वैज्ञानिकों ने सिकल सेल रोग के इलाज के लिए जीन थेरेपी के सफल नैदानिक ​​​​परीक्षणों की सूचना दी।

अमेरिकन नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज और नेशनल एकेडमी ऑफ मेडिसिन की एक समिति ने 2017 की शुरुआत में मानव भ्रूण के जीनोम संपादन के लिए समर्थन दिया था। लेकिन केवल गंभीर बीमारियों के लिए और सख्त नियंत्रण में।

निष्कर्ष

1. उम्र बढ़ने की जीन थेरेपी के सभी दृष्टिकोणों को उन में विभाजित किया गया है जहां दीर्घायु जीन को शरीर में पहुंचाया जाता है, और जहां जीन या उम्र बढ़ने का मार्ग "बंद" कर दिया जाता है।

2. जीवन विस्तार के अन्य तरीकों की तुलना में, जीन थेरेपी को जीवनकाल में केवल एक बार करने की आवश्यकता होती है।

3. टेलोमेरेज़ जीन (टीईआरटी) का परिचय, एजीटीआर1ए जीन का विघटन, जीएचआरकेओ नॉकआउट, आईजीएफ-1 रिसेप्टर्स को एन्कोडिंग करने वाले जीन में व्यवधान, एफजीएफ21 ओवरएक्सप्रेशन, एसी5 नॉकआउट, आरआईपी3 विलोपन, पीसीएसके9 जीन एडिटिंग, क्लोथो ओवरएक्सप्रेशन, रेज नॉकआउट, ओवरएक्सप्रेशन एक्सप्रेशन BubR1 का, MTH1 का अतिअभिव्यक्ति - ये सभी जानवरों के जीवन को लम्बा करने के लिए आनुवंशिक इंजीनियरिंग या जीन थेरेपी के सबसे प्रभावी तरीकों के उदाहरण हैं।

4. उम्र बढ़ने के लिए जीन थेरेपी और उम्र बढ़ने के खिलाफ जेनेटिक इंजीनियरिंग में अधिक महत्वपूर्ण परिणाम प्राप्त करने के लिए, विभिन्न दृष्टिकोणों को संयोजित करना आवश्यक है। टैगों को जोड़ें

पहला भाग (नीली रेखा से पहले) जीन थेरेपी का एक परिचय है, सिद्धांत रूप में, तरीकों को बेहतर ढंग से समझने के लिए, और, बस थोड़ा सा, शिक्षक द्वारा पकड़े जाने से बचने के लिए। यदि आपके पास समय नहीं है और किसी प्रश्न पर विशिष्ट सामग्री की आवश्यकता है, तो नीली रेखा के ठीक आगे स्क्रॉल करें।

जीन थेरेपी का उद्देश्य शुरू में मोनोजेनिक वंशानुगत बीमारियों का इलाज करना था, लेकिन फिर इसका दायरा बढ़ गया, और इसे संक्रामक रोगों, कैंसर, एथेरोस्क्लेरोसिस, मधुमेह और कई अन्य बीमारियों सहित बीमारियों के पूरे स्पेक्ट्रम के इलाज के लिए एक संभावित सार्वभौमिक दृष्टिकोण के रूप में देखा जाने लगा। .

"जीन उपचार"- जीन में दोष का सुधार (मोनोजेनिक रोग) - दैहिक और रोगाणु कोशिकाओं के स्तर पर - उत्परिवर्ती जीन को सामान्य जीन से बदलना।

"जीन के साथ उपचार"- एक पूर्ण कार्यशील जीन (सीडीएनए) पेश करके दोष का सुधार।

सबसे पहले, कुछ सामान्य सिद्धांत:

सफल जीन थेरेपी के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त कुशल वितरण सुनिश्चित करना है, अर्थात। अभिकर्मक (व्यापक अर्थ में) या पारगमन (वायरल वैक्टर का उपयोग करते समय) एक विदेशी जीन को लक्ष्य कोशिकाओं में डालना, इन कोशिकाओं में इसके दीर्घकालिक कामकाज को सुनिश्चित करना और जीन के पूर्ण कामकाज (इसकी अभिव्यक्ति) के लिए स्थितियां बनाना।

आनुवंशिक दोषों को ठीक करने की रणनीतियाँ:

वेक्टर सिस्टम के प्रकार से:

वायरल

वायरल वैक्टर के फायदे: बड़ी संख्या में कोशिकाओं का पारगमन; उष्ण कटिबंध; लाइसोसोमल क्षरण का प्रतिरोध।

वायरल वेक्टर के नुकसान: इम्युनोजेनेसिटी (घातक परिणामों के साथ - एडेनो- और हर्पीसवायरस); संभावित कैंसरजन्यता (रेट्रोवायरस)।

गैर वायरल

· कोशिका, ऊतक, अंग में सीधा इंजेक्शन (माइक्रोइंजेक्शन के रूप में भी जाना जाता है);

लिपोफ़ेक्शन (विभिन्न संशोधित लिपोसोम (अंदर डीएनए के साथ लिपिड पुटिका) का उपयोग करके);

· विद्युतीकरण;

· इसमें एक प्लास्मिड होता है;

· जटिल डीएनए (लवण, प्रोटीन, आदि के साथ संयुक्त प्लास्मिड डीएनए);

· जीन गन (डीएनए रोगी के ऊतकों में छोड़े गए सोने के कणों से जुड़ा होता है);

· रिसेप्टर - मध्यस्थता ऐंडोकाएटोसिस।

नॉन-वायरल डिलीवरी के लाभ: सापेक्ष सुरक्षा; प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया की कमी; उपयोग में आसानी।

नॉन-वायरल डिलीवरी के नुकसान: कम अभिकर्मक दक्षता; अभिव्यक्ति का निम्न स्तर.

सैद्धांतिक रूप से, सबसे कट्टरपंथी और प्रभावी तरीका रोगाणु कोशिकाओं (भ्रूण जीन थेरेपी) में दोषपूर्ण जीन को बदलना है, लेकिन इसमें नैतिक समस्याएं भी हैं। फिलहाल, सभी जीन थेरेपी दृष्टिकोण दैहिक कोशिकाओं के स्तर पर जीन थेरेपी पर आधारित हैं।

सम्मिलित जीन या स्थानांतरित डीएनए अणु की क्रिया के तंत्र के अनुसार, जीन थेरेपी को सकारात्मक (जीन फ़ंक्शन की बहाली (इसके संचालन की बहाली या एक नई कार्यशील प्रतिलिपि के सम्मिलन के माध्यम से) या नकारात्मक - जीन फ़ंक्शन का दमन) में विभाजित किया गया है। साथ ही, प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को बढ़ाने के उद्देश्य से एक दृष्टिकोण है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से कैंसर जीन थेरेपी में किया जाता है (इस पर अधिक जानकारी नीचे दी गई है)।

इसके अलावा, नई जीन जानकारी को मानव शरीर में पहले से परिवर्तित कोशिकाओं के हिस्से के रूप में पेश किया जा सकता है। पूर्व विवो दृष्टिकोण। वह दृष्टिकोण जिसमें जीन जानकारी को सीधे जीवित व्यक्ति की कोशिकाओं में पेश किया जाता है, उसे (अचानक) इन विवो कहा जाता है, कुछ क्षेत्रों में स्थानीय परिचय को इन सीटू कहा जाता है। फिलहाल, यूके में गर्भाशय (भ्रूण में) में जीन जानकारी पेश करने के सफल उदाहरण हैं, हाल ही में एक बच्चे को माइटोकॉन्ड्रियल बीमारी से बचाया गया है।

अतिरिक्त जीन थेरेपी दृष्टिकोण:

· एंटीसेंस डीएनए, आरएनए (+): विशिष्टता, किसी भी वेक्टर, गैर-इम्यूनोजेनिक में उपयोग किया जा सकता है; (-): कोशिका में तेजी से गिरावट);

· राइबोजाइम (+): इनमें एंजाइम के गुण होते हैं - इनका सेवन नहीं किया जाता है, लक्ष्य के दरार को उत्प्रेरित करने में सक्षम होते हैं, प्रोटीन के विपरीत गैर-इम्यूनोजेनिक होते हैं, इंटरफेरॉन के संश्लेषण को प्रेरित करते हैं; (-): तीव्र गिरावट;

· ट्रांसडोमिनेंट नकारात्मक प्रोटीन;

· एकल श्रृंखला एंटीबॉडी;

· आत्मघाती जीन (किसी कोशिका का "इलाज" करने के बजाय, इसे आसानी से मार दिया जा सकता है, कैंसर-रोधी प्रणालियों में उपयोग किया जाता है (अधिक विवरण नीचे दिया गया है);

· एंटीजन-विशिष्ट लिम्फोसाइटों का परिचय;

· काइमेरोप्लास्टी (हेयरपिन संरचना के डीएनए/आरएनए संकर, नाभिक में समजात पुनर्संयोजन उत्पन्न करते हैं);

यहां केवल जीन थेरेपी विधियों के उदाहरण हैं; रोगों के विवरण के लिए पिछले क्रमांकित टिकट देखें।

मोनोजेनिक रोग:

एडेनोसिन डेमिनमिनस की कमी(एडीए सिंड्रोम) जीन थेरेपी के उपयोग का पहला अपेक्षाकृत सफल उदाहरण है। इसे 14 सितंबर 1990 को अंजाम दिया गया था. इस तिथि को वास्तविक जीन थेरेपी का जन्मदिन माना जाता है।

ल्यूकोफोरेसिस का उपयोग करके, मोनोन्यूक्लियर कोशिकाओं को परिधीय रक्त से अलग किया गया, फिर उन्हें टी-सेल प्रसार की स्थितियों के तहत संस्कृति में उगाया गया। फिर, सामान्य एडीए जीन युक्त एक रेट्रोवायरल वेक्टर को इन विट्रो में फैलने वाली कोशिकाओं में पेश किया गया। कुछ दिनों बाद, ट्रांसड्यूस्ड रक्त कोशिकाओं को रोगी में वापस इंजेक्ट किया गया। यह प्रक्रिया 10 महीनों में 7 बार दोहराई गई। प्रभाव सकारात्मक था, शरीर में लिम्फोसाइटों में से ¼ को कार्यशील जीन प्राप्त हुआ। संशोधित कोशिकाओं का परिचय हर 3-5 महीने में दोहराया जाता था। वर्तमान में, इस बीमारी के लिए जीन थेरेपी रोगी स्टेम कोशिकाओं के उपयोग की दिशा में विकसित हो रही है। यह शरीर में पहले से ही उनके कई विभाजनों के कारण संशोधित कोशिकाओं के इंजेक्शन की संख्या को काफी कम कर देगा और, मूल कोशिकाओं पर संशोधित स्टेम कोशिकाओं का चयनात्मक और मात्रात्मक लाभ प्राप्त करने पर, शरीर में एंजाइम का पर्याप्त स्तर बन जाएगा।

वंशानुगत हाइपरकोलेस्ट्रोलेमिया -यह ज्ञात है कि गैर-विभाजित हेपेटोसाइट्स रेट्रोवायरस से संक्रमित नहीं हो सकते हैं। हेपेटेक्टोमी के बाद, हेपेटोसाइट्स बढ़ने लगते हैं और रेट्रोवायरस से संक्रमित होने की क्षमता हासिल कर लेते हैं। सामान्य एलडीएल-आर रिसेप्टर जीन के सीडीएनए को रेट्रोवायरल वेक्टर का उपयोग करके रोगी के यकृत से प्राप्त हेपेटोसाइट्स में पेश किया गया था। पोर्टल शिरा के माध्यम से यकृत में पुनः संयोजक हेपेटोसाइट्स के पुन: संचार के बाद, कम घनत्व वाले लिपोप्रोटीन (विशेष रूप से कोलेस्ट्रॉल) के रक्त स्तर में कमी और कम घनत्व वाले लिपोप्रोटीन और उच्च घनत्व वाले लिपोप्रोटीन के अनुपात में कमी देखी गई। इसका मतलब यह है कि प्रविष्ट कोशिकाएं विवो में कार्य करती हैं और कोलेस्ट्रॉल को आंतरिक और चयापचय करती हैं।

हीमोफीलिया बी –पूर्व विवो रणनीति का उपयोग करके कुत्तों पर सफल प्रयोग किए गए हैं
हेपेटोसाइट्स को सीडीएनए एन्कोडिंग कारक IX की डिलीवरी। रक्त प्लाज्मा में कारक IX की सामान्य मात्रा के 0.1% की मात्रा में कारक IX का संश्लेषण प्राप्त करना संभव था। कारक IX की सांद्रता बढ़ाने के प्रयास में, एडेनोवायरल वैक्टर का उपयोग किया गया, लेकिन प्रभाव अल्पकालिक था। जानवरों का खून जम गया, लेकिन 2 महीने के बाद प्रभाव पूरी तरह से गायब हो गया (एडेनोवायरल वैक्टर का एक विशिष्ट दोष)।

हीमोफीलिया ए -रेट्रोवायरल वेक्टर के हिस्से के रूप में चूहों में ट्रंकेटेड फैक्टर VIII जीन के सफल परिचय की खबरें आई हैं। परिणामस्वरूप, रक्त में कारक का चिकित्सीय स्तर प्राप्त होता है।

पुटीय तंतुशोथ -यह दिखाया गया है कि 6-10% फुफ्फुसीय उपकला कोशिकाओं को ट्रांसफ़ेक्ट कोशिकाओं से बदलने से ट्रांसमेम्ब्रेन चैनलों के सामान्य परिवहन कार्य बहाल हो जाएंगे जो क्लोराइड आयनों के परिवहन को सुनिश्चित करते हैं। रेट्रोवायरस उपयुक्त नहीं हैं, क्योंकि वे गैर-विभाजित कोशिकाओं को संक्रमित नहीं करते हैं; एडेनोवायरस आरक्षण के साथ उपयुक्त हैं, क्योंकि उन्होंने चूहों पर प्रयोगों में सूजन संबंधी प्रतिक्रियाएं पैदा कीं। समस्या आगे कोशिका की सतह पर ग्लाइकोकैलिक्स बाधा में निहित है। इस समस्या को हल करने का एक तरीका एक वेक्टर को संशोधित करना है जिसमें फुफ्फुसीय उपकला कोशिकाओं की सतह पर एक रिसेप्टर के लिए एक विशिष्ट लिगैंड शामिल है। रिसेप्टर के साथ लिगैंड की अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप आमतौर पर वेक्टर, रिसेप्टर के साथ, कोशिका में आंतरिक हो जाता है। ट्रांसमेम्ब्रेन रिसेप्टर P2Y2-R को ऐसे रिसेप्टर के रूप में चुना गया था। यह रिसेप्टर फेफड़े की गुहा में सूजन संबंधी प्रतिक्रियाओं का एक समूह शुरू करने में शामिल है। इस रिसेप्टर के लिए या तो मोनोक्लोनल एंटीबॉडी या एक प्राकृतिक लिगैंड, बायोटिन यूटीपी, का उपयोग लिगैंड के रूप में किया गया था।

Duchenne पेशी dystrophy -यह रोग बचपन में ही प्रकट होने लगता है और इसी समय जीन थेरेपी की जानी चाहिए। सबसे आशाजनक एडेनोवायरल वैक्टर का उपयोग है। क्योंकि जीन लंबा है, शोधकर्ता प्रोटीन की छोटी लेकिन कार्यात्मक प्रतियों का उपयोग करते हैं। दोषपूर्ण डायस्ट्रोफिन जीन वाले माउस मॉडल में प्रयोगों से पता चला है कि 5 से 50% मांसपेशी कोशिकाओं में एक कटे हुए डायस्ट्रोफिन प्रोटीन की अभिव्यक्ति हुई है। यह मांसपेशियों की विकृति को कम करने के लिए पर्याप्त था। डचेन मस्कुलर डिस्ट्रॉफी के रोगियों के उपचार के लिए डायस्ट्रोफिन जीन वाले आनुवंशिक निर्माण के नैदानिक ​​​​परीक्षणों पर डेटा मौजूद है। बीमार बच्चों में इस डिज़ाइन के इंजेक्शन के बाद चलने-फिरने की क्षमता आ जाती है। हालाँकि, प्रभाव अल्पकालिक था।

कैंसर के उदाहरण का उपयोग करते हुए बहुक्रियात्मक रोग:

कैंसर आमतौर पर कोशिका में बहु-चरणीय परिवर्तनों का परिणाम होता है। ट्यूमर प्रक्रिया में कई जीनों और उनके उत्पादों की भागीदारी से जुड़ी जटिलता ने कैंसर के लिए जीन थेरेपी की प्रभावशीलता पर संदेह पैदा कर दिया है। हालाँकि, ऐसे कई प्रयोग हैं जो दिखाते हैं कि एकल दमनकारी जीन के मुआवजे से कोशिकाओं के ट्यूमर गुणों का दमन हो सकता है।

कैंसर इम्यूनोथेरेपी:

जीन थेरेपी निर्माणों का उपयोग जो प्रतिरक्षा (मुख्य रूप से सेलुलर) एंटीट्यूमर प्रतिक्रिया को उत्तेजित करता है। जीन निर्माण बनाने के लिए, निम्नलिखित जीन का उपयोग किया जाता है: एंटीजन (जिस पर प्रतिरक्षा प्रणाली प्रतिक्रिया करती है); एमएचसीआई कॉम्प्लेक्स (प्रमुख हिस्टोकम्पैटिबिलिटी कॉम्प्लेक्स); कारक बी7; साइटोकिन्स; टी सेल रिसेप्टर्स. ट्यूमर के विकास का दमन साइटोकिन्स के लिए जीन की क्लोनिंग द्वारा प्राप्त किया जा सकता है: इंटरल्यूकिन्स IL-2, IL-4, IL-6, IL-7, IL-12, साथ ही ट्यूमर नेक्रोसिस फैक्टर-α (TNF-α), इंटरफेरॉन ( INF-α, INF-ϒ)

कैंसर कोशिकाओं में जीन डालकर उनकी वृद्धि को रोकना, जिसके उत्पाद ट्यूमर के विकास को दबा देते हैं:

ट्यूमर दबाने वाले जीन (आरबी, पी53, एमडीएम2, सिप 1, पी16, साइक्लिन डी)

· आत्महत्या जीन

ऑन्कोजीन अवरोधक

· एंटीएंजियोजेनेसिस कारक

साइक्लिन अवरोधक

· जीन जो औषधीय यौगिकों के प्रति ट्यूमर कोशिकाओं की संवेदनशीलता को बढ़ाते हैं

· दवा ट्रांसपोर्टरों के लिए जीन (उदाहरण के लिए, अस्थि मज्जा कोशिकाओं में परिचय)

पी53 जीन ऑन्कोजेन्स (एपोप्टोसिस के लिए जिम्मेदार और कोशिका चक्र को रोकने, अनियंत्रित विभाजन को रोकने में सक्षम) को दबाने में अत्यधिक महत्व रखता है, इसलिए इसका उत्परिवर्तन लगभग हमेशा कोशिका के घातक अध: पतन की ओर ले जाता है। एडेनोवायरल वैक्टर का उपयोग शरीर में पी53 जीन की एक कार्यशील प्रतिलिपि पेश करने के लिए किया जाता है। जब पी53 जीन कैंसर कोशिका के केंद्रक में व्यक्त होना शुरू हो जाता है, तो यह उसके एपोप्टोसिस को प्रेरित करता है।

एक और तरीका है ऑन्कोजीन का दमन. आरएएस जीन में उत्परिवर्तन विभाजन को ट्रिगर करने के लिए सिग्नलिंग प्रणाली के संवैधानिक संचालन को जन्म दे सकता है (एमएपी किनेसे कैस्केड, निकोलेचिक जे को याद रखें)। इस जीन को अवरुद्ध करने के लिए, आप 1) एक अक्षुण्ण जीन का परिचय देकर आरएएस अभिव्यक्ति को रोक सकते हैं; 2) राइबोजाइम द्वारा आरएएस का निषेध; 3) सिग्नलिंग मार्ग में डाउनस्ट्रीम जीन का निषेध; 4) झिल्ली में आरएएस प्रोटीन के एकीकरण को रोकना।

ओंकोलिटिक वायरस का उपयोग.वायरल ऑन्कोलिसिस कैंसर के इलाज के लिए एक मौलिक रूप से नया दृष्टिकोण है, जो वायरस की उन कोशिकाओं को मारने (लाइज़) करने की प्राकृतिक क्षमता पर आधारित है जिनमें वे गुणा करते हैं। इस उद्देश्य के लिए, रिओवायरस, पोलियोवायरस, इकोवायरस और कॉक्ससेकी वायरस का उपयोग किया जाता है + कुछ संशोधित एडेनोवायरस, जो ट्यूमर कोशिकाओं में अधिमानतः गुणा करते हैं और उन्हें एपोप्टोसिस की ओर ले जाते हैं। ऑनकोलिटिक बायोटेक द्वारा निर्मित रिओलिसिन का क्लिनिकल परीक्षण वर्तमान में चल रहा है। एंटीएंजियोजेनिक प्रोटीन को व्यक्त करने वाले एडेनोवायरस को बहुत आशाजनक माना जाता है।

स्वास्थ्य

दोषपूर्ण जीन को स्वस्थ जीन से बदलने की अवधारणा, जिसने पिछली शताब्दी के शुरुआती नब्बे के दशक में सक्रिय रूप से एक वैज्ञानिक खोल हासिल करना शुरू कर दिया थाऐसा लग रहा था कि यह सबसे निराश मरीजों को आशा देगा। हालाँकि, 1990 में जीन थेरेपी पर किए गए पहले प्रयोग के बाद से, वैज्ञानिकों के बीच आशावाद कुछ हद तक कम हो गया है - और यह सब जीन थेरेपी विधियों को लागू करने में कुछ विफलताओं और कठिनाइयों के कारण है। हालाँकि, पार्किंसंस रोग, सिस्टिक फाइब्रोसिस, विभिन्न प्रकार के कैंसर और कई अन्य बीमारियों के इलाज के लिए जीन थेरेपी द्वारा प्रदान की जाने वाली संभावनाएं वास्तव में अनंत हैं। यही कारण है कि वैज्ञानिक अथक परिश्रम करते हैं, रास्ते में आने वाली जीन थेरेपी से जुड़ी सभी कठिनाइयों को दूर करने का प्रयास कर रहा हूं।

जीन थेरेपी क्या है?

तो वास्तव में जीन थेरेपी क्या है? इस सवाल का जवाब देने के लिए उसे याद करना जरूरी है हमारे शरीर में जीन का मुख्य कार्य प्रोटीन के उत्पादन को नियंत्रित करना है, सभी कोशिकाओं के सामान्य कामकाज और स्वास्थ्य के लिए आवश्यक है। लेकिन कुछ आनुवंशिक दोष (जीन में खामियां) उनके मुख्य कार्य में हस्तक्षेप करते हैं, किसी न किसी हद तक प्रोटीन के उत्पादन को रोकते हैं। जीन थेरेपी (जीन थेरेपी) का लक्ष्य है दोषपूर्ण जीन को स्वस्थ जीन से बदलना. इससे संबंधित प्रोटीन के प्रजनन को स्थापित करने में मदद मिलेगी, जिसका अर्थ है कि व्यक्ति एक निश्चित बीमारी से ठीक हो जाएगा।

यदि हम आदर्श विकास परिदृश्य पर विचार करें, तो कोशिकाएँ डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) अणुओं को ठीक कियाविभाजित होना शुरू हो जाएगा, बदले में, संशोधित जीन की कई प्रतियां उत्पन्न होंगी, जो शरीर को आनुवंशिक असामान्यता से छुटकारा पाने और पूरी तरह से ठीक होने की अनुमति देगा। हालाँकि, रोगग्रस्त कोशिकाओं में स्वस्थ जीन डालना (साथ ही संबंधित असामान्यताओं को ठीक करने का प्रयास करना) एक अत्यंत जटिल प्रक्रिया है, जिसमें अब तक शायद ही कभी सफलता मिली हो. यही कारण है कि अधिकांश आधुनिक शोध का उद्देश्य क्षतिग्रस्त कोशिकाओं में जीन डालने के लिए सुरक्षित और विश्वसनीय तंत्र विकसित करना है।

जीन थेरेपी के प्रकार: पूर्व विवो और इन विवो थेरेपी

रोगी के जीनोम में डीएनए डालने की विधि के आधार पर जीन थेरेपी की जा सकती है या तो सेल कल्चर में (पूर्व विवो) या सीधे शरीर में (विवो में). पूर्व विवो जीन थेरेपी के साथ, कोशिकाओं को रोगी के शरीर से हटा दिया जाता है, आनुवंशिक रूप से संशोधित किया जाता है, और फिर व्यक्ति के शरीर में पुन: पेश किया जाता है। यह विधि रक्त रोगों के उपचार में विशेष रूप से उपयोगी है, क्योंकि रक्त कोशिकाओं को काफी आसानी से हटाया और पुनः डाला जा सकता है। हालाँकि, अधिकांश अन्य बीमारियों के मामले में, शरीर से कोशिकाओं को निकालना और उन्हें वापस लाना इतना आसान नहीं है। जैसे, आनुवंशिक कारणों से होने वाले हृदय रोगों के मामले में, एक प्रभावी उपाय तथाकथित इन विवो जीन थेरेपी है, जब जीन परिवर्तन सीधे रोगी के शरीर में किए जाते हैं। इस प्रक्रिया को करने के लिए, आनुवंशिक जानकारी एक वेक्टर - एक न्यूक्लिक एसिड अणु के माध्यम से सीधे कोशिका में पहुंचाई जाती है, आनुवंशिक इंजीनियरिंग में आनुवंशिक सामग्री को स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किया जाता है. ज्यादातर मामलों में, इस संचरण को अंजाम देने के लिए, शोधकर्ता ऐसे वायरस का उपयोग करते हैं जो स्वास्थ्य और जीवन के लिए खतरनाक नहीं हैं।

कोशिका में आनुवंशिक जानकारी पहुंचाने की विधियाँ

जैसा कि कई अध्ययनों से पता चलता है, विभिन्न वायरस का उपयोग एक बहुत प्रभावी समाधान है, जो आपको शरीर की प्रतिरक्षा सुरक्षा से पार पाने की अनुमति देता है, और फिर कोशिकाओं को संक्रमित करते हैं, उनका उपयोग वायरस फैलाने के लिए करते हैं। इस प्रक्रिया को अंजाम देने के लिए, आनुवंशिक इंजीनियरों ने रेट्रोवायरस और एडेनोवायरस के समूह से सबसे उपयुक्त वायरस का चयन किया। रेट्रोवायरस आनुवंशिक जानकारी को राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) के रूप में पेश करते हैं, जो डीएनए के समान एक अणु है जो डीएनए में संग्रहीत आनुवंशिक जानकारी को संसाधित करने में मदद करता है। जैसे ही तथाकथित लक्ष्य कोशिका में गहराई तक प्रवेश करना संभव होता है, आरएनए अणु से डीएनए अणु की एक प्रति प्राप्त की जाती है। इस प्रक्रिया को रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन कहा जाता है।एक बार जब एक नया डीएनए अणु किसी कोशिका से जुड़ जाता है, तो कोशिकाओं की सभी नई प्रतियों में यह संशोधित जीन शामिल होगा।

एडेनोवायरस आनुवंशिक जानकारी को सीधे डीएनए के रूप में ले जाते हैं, जो एक गैर-विभाजित कोशिका तक पहुंचाई जाती है। हालांकि ये वायरस डीएनए को सीधे लक्ष्य कोशिका के केंद्रक में पहुंचाते हैं, डीएनए कोशिका के जीनोम से मेल नहीं खाता। इस प्रकार, संशोधित जीन और आनुवंशिक जानकारी संतति कोशिकाओं तक नहीं पहुंचती है। एडेनोवायरस का उपयोग करके की जाने वाली जीन थेरेपी का लाभ यह है कि एक वेक्टर के माध्यम से जीन को तंत्रिका तंत्र की कोशिकाओं और श्वसन पथ के श्लेष्म झिल्ली में फिर से पेश करना संभव है। इसके अलावा, जीन थेरेपी की एक तीसरी विधि भी है, जो तथाकथित एडेनो-जुड़े वायरस के माध्यम से की जाती है। ये वायरस होते हैं आनुवंशिक जानकारी की अपेक्षाकृत कम मात्रा, और रेट्रोवायरस और एडेनोवायरस की तुलना में इन्हें खत्म करना कहीं अधिक कठिन है। हालाँकि, एडेनो-जुड़े वायरस का लाभ यह है कि वे मानव प्रतिरक्षा प्रणाली से प्रतिक्रिया का कारण नहीं बनते हैं।

जीन थेरेपी में वायरस का उपयोग करते समय कठिनाइयाँ

वायरस के माध्यम से आनुवंशिक जानकारी को कोशिका में पहुंचाने की विधि से जुड़ी मुख्य समस्या यही है लक्ष्य कोशिका के साथ जीन के संबंध को पूरी तरह से नियंत्रित करना बेहद मुश्किल है. यह बेहद खतरनाक हो सकता है, क्योंकि तथाकथित जीन अभिव्यक्ति, जो स्वस्थ कोशिकाओं को कैंसर कोशिकाओं में बदल सकती है, से इंकार नहीं किया जा सकता है। इस समय, रेट्रोवायरस के साथ काम करते समय यह समस्या विशेष रूप से गंभीर है। दूसरी समस्या जिसका समाधान अभी तक संभव नहीं हो सका है, यह है कि जीन थेरेपी का उपयोग करने की एक प्रक्रिया अक्सर पर्याप्त नहीं होती है। अधिकांश आनुवंशिक उपचारों को समय-समय पर दोहराने की आवश्यकता होती है। और तीसरा, किसी कोशिका में आनुवंशिक जानकारी पहुंचाने के लिए वायरस का उपयोग शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली से प्रतिक्रिया के जोखिम से जटिल है। यह भी एक बेहद गंभीर समस्या है, खासकर ऐसे मामलों में जहां जब जीन थेरेपी प्रक्रिया की एकाधिक पुनरावृत्ति की आवश्यकता होती है, क्योंकि रोगी का शरीर धीरे-धीरे अनुकूलित हो जाता है और इंजेक्शन वाले वायरस से अधिक से अधिक प्रभावी ढंग से लड़ना शुरू कर देता है।

जीन थेरेपी: शोध जारी है

अगर हम सफलताओं की बात करें तो इस समय जेनेटिक थेरेपी एक बेहद कारगर उपाय है तथाकथित संयुक्त इम्युनोडेफिशिएंसी के उपचार में, एक्स क्रोमोसोम जीन से जुड़ा हुआ है। दूसरी ओर, इस बीमारी के इलाज के लिए जीन थेरेपी के सफल उपयोग के बहुत कम मामले हैं। इसके अलावा, उपचार स्वयं जोखिम भरा है क्योंकि इससे रोगियों को कई लक्षणों का अनुभव हो सकता है जो ल्यूकेमिया से पीड़ित लोगों में आम हैं। इस बीमारी के अलावा, जीन थेरेपी के बहुत कम मामले हैं जो उतने ही प्रभावी होंगे, हालाँकि हाल के अध्ययन जीन थेरेपी के शीघ्र उपयोग की आशा देते हैंगठिया, मस्तिष्क कैंसर, सिकल सेल रोग, कटे रेटिना और कुछ अन्य स्थितियों से पीड़ित रोगियों के उपचार के लिए।

यह पता चला है कि चिकित्सा में जीन थेरेपी के व्यावहारिक अनुप्रयोग के बारे में बात करना अभी भी जल्दबाजी होगी। फिर भी, शोधकर्ता जीन थेरेपी को सुरक्षित और प्रभावी ढंग से उपयोग करने के तरीकों की तलाश जारी रखते हैं, शरीर से कृत्रिम बाहरी वातावरण में स्थानांतरित जीवित ऊतकों पर अधिकांश प्रयोग किए हैं। इन प्रयोगों के बीच, बेहद दिलचस्प वे अध्ययन हैं जिनमें वैज्ञानिक एक कृत्रिम, 47वें गुणसूत्र को लक्ष्य कोशिका में डालने की कोशिश कर रहे हैं। हाल के वैज्ञानिक अनुसंधान ने वैज्ञानिकों को प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझने की अनुमति दी है आरएनए अणु की शुरूआत के दौरान घटित होता है. इससे जीन प्रतिलेखन (जिसे जीन शटडाउन कहा जाता है) को दबाने के लिए एक तंत्र के विकास की अनुमति मिली है, जो हैमिल्टन की बीमारी के इलाज में फायदेमंद हो सकता है। वैज्ञानिक यह भी रिपोर्ट करते हैं कि वे मस्तिष्क कोशिकाओं में आनुवंशिक जानकारी पहुंचाने का एक तरीका विकसित करने में सक्षम हैं, जो पहले वेक्टर का उपयोग करके नहीं किया जा सकता था। चूँकि यह अणु इस उद्देश्य के लिए बहुत बड़ा था. दूसरे शब्दों में, अनुसंधान जारी है, जिसका अर्थ है कि मानवता के पास जीन थेरेपी विधियों के उपयोग के माध्यम से बीमारियों से लड़ने का तरीका सीखने का हर मौका है।