Ara

Gen Tedavisi Nedir?



Gen tedavisi; genetik defektlerin gen ilavesi, gen değişimi, gen ifadesinin baskılanması ve spesifik hücrelerin öldürülmesi vasıtasıyla düzeltilmesidir. Bu amaçla somatik hücrelere nükleotit dizisi aktarımı yapılır. Germ (gamet üreten eşey) hücrelerine genetik madde aktarımıyla yapılan değişiklikler soylar boyu kalıcılığını koruyabileceği için etik açıdan tartışmalıdır. Germ hücre serisinde gen tedavisi, gamet, zigot veya erken dönem embriyoda yapılan değişikliklerle mümkündür fakat çoğu ülkede gelecek kuşakları etkileme potansiyelinden dolayı yasaklanmıştır. Sadece mitokondriyal hastalıklar için çekirdek gen transferi etik açıdan kabul edilebilir bulunmuştur. Somatik gen tedavisinde ise kişinin genomu değişikliğe uğramakta ancak bu değişim gelecek kuşaklara aktarılmamaktadır. Günümüzdeki tüm gen tedavisi denemeleri ve protokolleri somatik hücre serisi tedavileri için uygulanmaktadır.


Gen tedavisi, kistik fibrozis, Fanconi anemisi gibi tek gen defektinin söz konusu olduğu kalıtsal hastalıklarda ve yine ADA eksikliği, Hemofili B, alfa-1 antitripsin eksikliği, Gaucher hastalığı, Hunter sendromu ve LDL-reseptör eksikliği olan ailesel hiperkolesterolemi gibi kalıtsal hastalıklarda yoğun araştırma konusu olmasının yanı sıra kardiyomiyopatiler, nörolojik hastalıklar, kanser ve AIDS hastalıklarında da uygulanmaktadır.


Gen tedavi protokollerinin çoğunluğunun çok aşamalı bir süreç sonunda çok sayıda gen değişikliğinin birikimiyle ortaya çıkan kanser hastalığının tedavisinde yoğunlaşmış olması dikkat çekicidir. Kanserli hücrelerde mevcut genetik bozukluğu tümüyle düzeltmek veya organizmada bulunan tüm kanser hücrelerini hedeflemek var olan teknoloji ile şimdilik olanaksız olduğundan, kanser gen tedavisi yaklaşımı için uygun bir hedef gibi görünmemektedir. Bununla birlikte, kanserde gen tedavi stratejileri, halen uygulanmakta olan tedavi yöntemlerine destek olmak, etki ve seçiciliklerini artırmak gibi amaçlarla uygulanmaktadır.


Gen tedavisi denemelerindeki başarısızlıklar terapötik genlerin yetersizliğinden değil toksik olmayan gen aktarım sistemlerinin olmayışından kaynaklanır. Gen tedavisinin pratikte yaygın uygulama alanı bulabilmesi, tedavi genlerinin hücrelere yeterli dozlarda aktarılabilmesi, genin hastalıklı hücreleri hedefleyebilmesi, aktarılan yeni genlerin vücut tarafından sıkı kontrol altında tutulabilme yollarının geliştirilmesi ve dolayısıyla da biyogüvenlik problemlerinin aşılması gibi faktörlere bağlıdır.


Gen Tedavisinin Temel Basamakları

1- Hastalığa neden olan genin belirlenmesi

2- Sağlam genin klonlanması

3- Uygun bir vektör seçimi veya gen kümesinin düzenlenmesi

4- Genin hedeflenen hücrelere transferi ve protein ifadesinin sağlanması

5- İşlenmiş hücrenin seçimi ve hastaya nakli (in vitro gen tedavisinde)

6- Olası yan etkilerin belirlenmesi


Genlerin Hücrelere Aktarım Yöntemleri

Genlerin alıcı hücreye aktarılması iki şekilde gerçekleşir. Bunlar ex vivo gen tedavisi ve in vivo gen tedavileridir.


Ex Vivo Gen Tedavisi

Bu tedavi yönteminde hücreler hastadan alınır ve hücre kültürü ortamında çoğaltılır. Daha sonra gen aktarımı laboratuvar ortamında yapılır. Gen aktarımının yapıldığı hücreler seçilir, bu hücreler tekrar hücre kültüründe in vitro olarak çoğaltılır ve hastaya verilir. Bu yöntemde hücrelerin bağışıklık sistemi tarafından reddedilmemesi için hastanın kendi hücreleri kullanılır.


Ex vivo uygulamalar daha emniyetli olmakla birlikte in vivo yöntemlere göre dezavantajları vardır. Gen aktarımı yapılacak hücrelerin cerrahi yöntemle çıkarılması, in vitro olarak hücrenin transdüksiyonu ve daha sonra hastaya verilmesi hasta açısından rahatsızlık ve ekonomik sorun yaratmaktadır.


In Vivo Gen Tedavisi

Bu yöntemde ise transfer edilecek olan gen doğrudan hedef dokuya veya genel dolaşıma verilir. Aktarılan genin sadece hedeflenen hücreler tarafından alınması için aktarım amacıyla kullanılacak vektörün bu amaç için tasarlanmış olması gerekir. Bu yöntemde geni almış veya ifade eden hücreleri çoğaltma ve seçme imkanı olmadığı için in vivo gen tedavisinin başarısı gen aktarımı ve ifadesinin etkinliğine bağlıdır.


Aktarılacak gen alıcı hücrenin kromozomuna girecek ya da epizom (entegrasyon olmadan ökaryotik genomun bir parçası olarak kalmayı başaran özel bir plazmit türü) olarak kalacak şekilde tasarlanabilir. Epizomal vektörler, hücreler aktif olarak bölünmeye devam ettikçe ve hücre popülasyonu genişledikçe seyreleceğinden gen tedavisini sınırlı süre sürdürebilirler. Bu durumda kalıcı bir tedavi gerçekleşmediği için tedavinin tekrarlanması gerekecektir. Fakat bazı durumlarda da epizomal vektörler avantajlı duruma geçer. Örneğin kanser hücrelerinin öldürülmesi veya akut bir enfeksiyonun tedavisi amaçlandığında, tedavi amaçlı aktarılan genin uzun süreli ifadesine gerek yoktur.


Kromozoma entegrasyon genin hücre döngüsünde gen bölündükçe varlığını koruması, çoğalmaya devam etmesi ve böylece uzun süreli gen ifadesinin sağlanabilmesi amacıyla tercih edilir. Ancak, çoğu genin kromozoma entegrasyonu rastgele olmaktadır ve bu da çeşitli biyogüvenlik sorunlarını doğurmaktadır.


Gen Tedavisi Yaklaşımları

Gen tedavisi dört farklı yaklaşım ile uygulanır. Bunlar, gen ilavesi, gen değişimi, gen ifadesinin baskılanması ve spesifik hücrelerin öldürülmesidir.


Gen İlavesi

Bozuk genin işlevsel kopyasının hücreye verilmesi amaçlanır. Mutant gen hücrede kalmakla birlikte fonksiyonel gen ilave edilir. Kistik fibrozis gibi fonksiyon kaybına yol açan genetik hastalıkların düzeltilmesinde ve kanser tedavisinde tümöre karşı immün cevabı artırma veya kusurlu tümör baskılayıcı genin işlevsel kopyasının ilave edilmesi gibi yaklaşımlar için uygun bir yöntemdir. Fakat kalıcı hasarların meydana geldiği durumlarda bu yaklaşım sonuç vermeyecektir.


Gen Değişimi

Mutant geni fonksiyonel kopyası ile değiştirmek veya mutasyonu yerinde düzeltmek amaçlarını taşıyan bu yöntem çok daha zor ve karmaşıktır.


Gen İfadesinin Baskılanması

Hedef patojenin fonksiyonunun baskılanmasını amaçlar. Enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde, kanserde aktif hale gelmiş onkogenlerin sessizleştirilmesinde, otoimmün hastalıklarda ve fonksiyon kazanımına bağlı genetik hastalıklarda kullanılabilir.


Spesifik Hücrelerin Öldürülmesi

Özellikle kanser tedavisinde kullanılan bu yöntemde toksik kemoterapötik ajan, toksik olmayan ön ilaç formunda vücuda verilir. Bu ön ilacı aktif forma dönüştüren enzimi kodlayan gen de kanser hücrelerine aktarılır. İntihar gen tedavisi de denilen bu yöntem spesifik olarak kanser hücrelerini öldürmeyi amaçlar. Fakat pratikte aktif ön ilaç hedeflenmemiş komşu hücrelere de yayıldığından ilave etkiler de görülmektedir.


Biyogüvenlik Açısından Gen Tedavisi

In vivo gen tedavisinde entegre olan genin yerleşimi rastgele belirleneceğinden beklenmeyen etkiler ortaya çıkabilir. Genin kromozomdaki yerleşimine bağlı olarak gen ekspresyonu tamamen durabilir, düşük düzeyde eksprese edilebilir veya kısa süreli ifade edilip tamamen sessizleşebilir, endojen genlerin ekspresyonunu değiştirebilir veya bir onkogeni uyarabilir.


OTC yetmezliği olan bir hastanın hepatik artere terapötik geni taşıyan adenoviral vektörlerin enjeksiyonu sonucu ölümü ve retroviral aracılı gen tedavisi alan 17 şiddetli kombine immün yetmezlik (SCID) hastasından 3’ünde retroviral vektörün kromozoma entegrasyonu sonucunda LMO2 geninin aktive olması ve lösemi gelişmesi viral vektörlerin toksisiteleri ile ilgili kaygıları artırmıştır.


İnsan gen-transfer ürünlerinin ve protokollerinin değerlendirilmesi oldukça karmaşıktır. Amerikan Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) Amerika Birleşik Devletleri’ndeki gen tedavisi çalışmalarının denetimini yapmaktadır. ABD'de klinik denemelere girecek bir gen tedavisi ürünü önce FDA'dan onay almalıdır. Amerikan Ulusal Sağlık Enstitüsü (NIH) gen tedavisi araştırmalarının güvenliğinde rol oynayan diğer önemli bir kuruluştur. NIH, araştırmacılar ve enstitüler için gen tedavisi klinik denemelerinde izlenecek kılavuzları sağlamaktadır.


Gen Tedavisi Vektörleri

Genetik madde hücreye fiziksel, kimyasal yöntemler ve viral vektörler kullanılarak gönderilebilir. Gen tedavi modellerinde en önemli sorun vektörlerin uygun hücreye yönlendirilebilmesidir. Retrovirüsler, adeno-assosiye virüs (AAV), adenovirüs, herpes simpleks virüs en sık kullanılan virüsler olup, lentivirüsler, insan sitomegalovirüs, alfa-virüs ve herpesvirüs saimiri geliştirilmekte olan diğer viral vektörlerdir.


In vivo gen aktarımında adenovirüsler, AAV ve lentivirüsler bölünmeyen hücreleri de enfekte edebilmeleri nedeniyle retrovirüslerin seçiciliğinden yoksun olup kanserli hücrelerin yanı sıra normal hücreleri de enfekte etme tehlikesi taşırlar. Çeşitli yöntemlerle vektörlerin seçiciliğinin artırılması ile bu sorunun üstesinden gelinebilir. Adenovirüslerin konakçıda immün yanıt uyarması aktarılan genin kısa ömürlü olmasına yol açmaktadır.


Non-viral yöntemler arasında katyonik lipozomlar ve reseptöre yönlendirilen polilizin DNA kompleksleri en çok kullanılan vektör sistemleridir. Lipozomal vektörlerin toksisitesi düşüktür ama DNA’ya entegre olmadıkları için uzun süreli ekspresyon sağlanamamaktadır ve in vivo uygulama güçlükleri vardır. Tabloda bazı gen tedavisi vektörlerine örnekler verilmiş ve özellikleri özetlenmiştir.



Kaynaklar ve İleri Okuma

1- Kars, Ayşe. "Gen tedavisi." XIII. TPOG Ulusal Pediatrik Kanser Kongresi, Non-Hongkin Lenfoma (2004): 18-22.

2- Özcan, Ayşen Günel. "Gen tedavisi ve biyogüvenlik." Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi 64.1 (2007): 35-50.

3- https://labakademi.com/gen-tedavisi/