معلومة

كيف ستؤثر على العلاج الجيني للحمض النووي للإنسان؟

كيف ستؤثر على العلاج الجيني للحمض النووي للإنسان؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

دعنا نتخيل أننا فهمنا برمجة الحمض النووي والجينوم الخاص بنا جيدًا وأدركنا أن هناك بعض العيوب المهمة (نموت ، نحتاج إلى النوم ، وما إلى ذلك) ودعونا نتخيل أننا نفهم كيفية جعل الجينوم الخاص بنا يفعل ما نريد ، ولكنه معمل رئيسي. سنقوم بتعديل 10-15٪ من حمضنا النووي. (لاحظ أن هذا مجرد مثال مفتعل لاقتراح سبب رغبتنا في إجراء مثل هذا التغيير الجذري - إن قدرتنا على معرفة التغييرات التي يجب إجراؤها فعلاً غير مهمة بالنسبة للسؤال.)

كيف نستبدل / أو نعدل هذا القدر من حمضنا النووي؟ يبدو أن المشكلة شبيهة جدًا بالعلاج الجيني ، ولكن على نطاق أوسع.

تتبادر إلى الذهن بعض الاحتمالات. يمكننا صنع فيروس يغير حمضنا النووي. أو ربما يمكننا توليد الجينوم الجديد وحقنه في بعض الخلايا التي ستعيش بعد ذلك أكثر من الخلايا الأخرى (على سبيل المثال لأن هذه الخلايا لن يكون لها حد Hayflick) أو ستكون قادرة على توليد الكثير من الخلايا الجذعية البالغة الجديدة باستخدام "إعادة تشكيل " الحمض النووي؟


دعنا نتخيل أننا فهمنا برمجة الحمض النووي والجينوم الخاص بنا جيدًا> وأدركنا أن هناك بعض العيوب المهمة (نموت ، نحتاج إلى النوم ، إلخ) و> لنتخيل أننا نفهم كيفية جعل الجينوم الخاص بنا يفعل ما نريد ، ولكن إنه> إعادة تصنيع رئيسية. سنقوم بتعديل 10-15٪ من حمضنا النووي.

أعتقد أننا ندرك أن هذه نظرة ساذجة جدًا لعلم الأحياء وطبيعة كيفية ظهور خصائص الكائن الحي (من خلال مستويات متعددة من الأنظمة) في النهاية من الشفرة الجينية ، والمعلومات الموجودة في الجينوم ، وعملية التطور.

إن التفكير في علاج الأمراض الوراثية أكثر صلة بالموضوع وواعدًا.

تحدث بعض الأمراض الوراثية بسبب طفرات في أزواج قاعدية واحدة (على سبيل المثال ، متغير HgbS لسلسلة بيتا الهيموجلوبين ، والذي يسبب فقر الدم المنجلي). تنجم الأمراض الوراثية الأخرى عن إعادة ترتيب أجزاء كبيرة من الكروموسومات واختلالات جرعات الجينات التي تنشأ عن ذلك (مثل متلازمة شاركو ماري توث 1 أ). أخيرًا ، تحدث بعض الأمراض الوراثية بسبب خلل كبير في الجرعة الجينية ناتج عن وجود مجموعة غير عادية من الكروموسومات ، "اختلال الصيغة الصبغية" (مثل متلازمة داون ، حيث يوجد الكروموسوم 21 في 3 نسخ).

قد يكون العلاج الجيني "على نطاق واسع" شيئًا مفيدًا لاختلال الصيغة الصبغية. في الآونة الأخيرة ، تم تطبيق آلية تعطيل كروموسوم X واحد في الخلايا الجسدية الأنثوية لإسكات الكروموسوم الفائض 21 لمتلازمة داون.

في الخميرة ، تم تصنيع "الكروموسوم المصمم" كيميائيًا ، واستخدم لاستبدال الكروموسوم الأصلي المقابل في خلايا الخميرة.

لذلك على الرغم من أنني أعتقد أن فرضية من سؤالك هو في الأساس خيال علمي وساذج ، فقد أصبح من الممكن إسكات أو استبدال كروموسومات كاملة. بشكل أكثر واقعية من جعل جنسنا البشري خالدًا ومستيقظًا دائمًا ، يمكن لهذه التكنولوجيا أن تترجم إلى علاجات لبعض الأمراض الوراثية. لكن بالطبع ، لا تزال مشكلة الحصول على العلاج بأثر رجعي في العديد من الخلايا الجسدية قائمة. الزيجوتات الهندسية مجدية ولكنها تواجه مشاكل أخلاقية - أيضًا ، حيث يُسمح بفحص ما قبل الزرع ، يمكن أن يشمل التلقيح الاصطناعي ببساطة الاختيار الجيني بدلاً من الهندسة الوراثية!


العيب والمشكلة الرئيسية في فكرتك هي أن بعض المشاكل الوراثية تنموية وليس لها أي تأثير إذا تم تطبيقها على البالغين. على سبيل المثال ، يجب إصلاح الجين المعروف بأنه يسبب أسنانًا ملتوية قبل أن تنمو الأسنان الدائمة - لا فائدة من ترقيعها بعد ذلك ، إلا إذا كنت تريد أيضًا التصحيح في استبدال الأسنان اللانهائي.

يعد إصلاح مشاكل النمو بأثر رجعي من خلال الحمض النووي أمرًا مؤلمًا. في أسوأ الحالات ، يجب عليك مسح القطعة التالفة ، ثم إعادة تكوينها بعد التصحيح. قد يكون من الأفضل استخدام أجزاء الماكينة النشطة بيولوجيًا أو علم التحكم الآلي. إذا كانت لديك التقنية لإصلاح الحمض النووي من هذا القبيل ، فمن المحتمل أن يكون لديك الوسائل لإنتاج أجزاء الماكينة المطلوبة.

"تعديل الحمض النووي" ليس حلاً سحريًا أيضًا. هناك العديد من الطرق التي يمكن من خلالها إبطال مفعول الجينات أو قمعها - وهناك مجال دراسة حول هذه الآليات المعروفة باسم علم التخلق. يمكنك أن تهدر المليارات على ترقيع الجين فقط لتجد أن الرقعة الخاصة بك ليس لها أي تأثير لأنك فشلت في التفكير في ذلك.

أكثر التطبيقات الواعدة للعلاجات الجينية للبالغين هي بشكل رئيسي في الحالات التي ينتج فيها الجين المعيب منتجًا معطلًا عادة ما يكون مطلوبًا باستمرار. مثال على ذلك هو نقص الأنسولين الوراثي (حيث يكون الشخص غير قادر على إنتاج الأنسولين ، مما يسبب مرض السكري بشكل فعال). إذا تم تصحيح الجين ، يمكن إنتاج الأنسولين بشكل صحيح.


النواقل في العلاج الجيني

13.2.1 النواقل غير الفيروسية

ازداد استخدام النواقل غير الفيروسية في العلاج الجيني خلال العقد الماضي ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى العديد من المزايا الرئيسية على النواقل الفيروسية. أولاً ، تكون النواقل غير الفيروسية عمومًا أقل مناعة من النواقل الفيروسية ، مما يحسن بشكل كبير تحمل العلاج ويسمح بتكرار إعطاء المركب دون أن يرفض الجهاز المناعي العلاج. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع النواقل غير الفيروسية بميزة زيادة القدرة على الحمل الجيني ، مما يسمح بإيصال جينات متعددة وتصميمات علاج أكثر تعقيدًا (Mintzer and Simanek ، 2008). أخيرًا ، يكون إنتاج النواقل غير الفيروسية أسهل عمومًا مقارنة بالنواقل الفيروسية (Pack et al. ، 2005). على الرغم من هذه المزايا ، فإن النواقل غير الفيروسية تعاني من نقص أساسي في كفاءة التوصيل (بوتنام ، 2006 يين وآخرون ، 2014). تطورت النواقل الفيروسية على مدى مئات الملايين من السنين بدافع وحيد لإيصال مادتها الجينية إلى أنواع من الخلايا بدائية النواة أو حقيقية النواة. لذلك ، هناك صعوبة هندسية كبيرة عند تصميم أنظمة ناقلات غير فيروسية لتحقيق كفاءة نقل جينات مماثلة. ومع ذلك ، يواصل الباحثون التعامل مع هذه المشكلة وتطوير نواقل اصطناعية جديدة. على سبيل المثال ، أبو الرب وآخرون. اكتشف (2016) استخدام siRNA كوسيلة لإسكات XT-1 ، وهو إنزيم يحد من معدل المشاركة في تخليق CSPG أثناء إصابات الحبل الشوكي. باستخدام سيرنا هذا ، كان هناك معدل إسكات بنسبة 65 ٪ في الخلايا النجمية Neu7 ، مما أدى إلى تقليل التعبير عن CSPGs.


العلاج الجيني: ملاحظات مفيدة عن العلاج الجيني

تحمل الجينات على الكروموسومات. هذه هي الوحدات الفيزيائية والوظيفية الأساسية للوراثة. الجينات هي سلاسل محددة من القواعد التي ترمز التعليمات حول كيفية صنع البروتينات. على الرغم من أن الجينات تحظى باهتمام كبير ، إلا أن البروتينات هي التي تؤدي معظم وظائف الحياة بل وتشكل غالبية الهياكل الخلوية. عندما يتم تغيير الجينات بحيث تصبح البروتينات المشفرة غير قادرة على أداء وظائفها الطبيعية.

العلاج الجيني هو أسلوب لتصحيح الجينات المعيبة المسؤولة عن تطور المرض.

قد تكون طرق تصحيح الجينات المعيبة:

(ط) يمكن إدخال الجين الطبيعي في مكان غير محدد داخل الجينوم ليحل محل الجين غير الوظيفي.

(2) يمكن تبديل الجين غير الطبيعي بجين طبيعي من خلال إعادة التركيب المتماثل.

(3) يمكن إصلاح الجين غير الطبيعي من خلال طفرة عكسية انتقائية.

(4) يمكن تغيير تنظيم جين معين.

يتم إدخال جين A & # 8220normal & # 8221 في الجينوم ليحل محل الجين & # 8220 غير طبيعي ، & # 8221 المسبب للمرض. يجب استخدام جزيء ناقل يسمى ناقل لإيصال الجين العلاجي إلى الخلايا المستهدفة للمريض. طورت الفيروسات طريقة لتغليف ونقل جيناتها إلى الخلايا البشرية بطريقة مسببة للأمراض.

إن إنتاج منتج بروتيني وظيفي من الجين العلاجي يعيد الخلية المستهدفة إلى حالتها الطبيعية.

بعض الأنواع المختلفة من الفيروسات المستخدمة كناقلات للعلاج الجيني هي:

فئة من الفيروسات يمكنها إنشاء نسخ DNA مزدوجة الشريطة من جينومات RNA الخاصة بها. يمكن دمج هذه النسخ من جينومها في كروموسومات الخلايا المضيفة. فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) هو أحد الفيروسات القهقرية.

فئة من الفيروسات ذات جينومات الحمض النووي المزدوج الشريطة التي تسبب التهابات الجهاز التنفسي والأمعاء والعين لدى البشر. الفيروس الذي يسبب نزلات البرد هو أحد الفيروسات الغدية.

(3) الفيروسات المرتبطة بالغدة:

فئة من فيروسات الحمض النووي الصغيرة أحادية السلسلة التي يمكنها إدخال مادتها الجينية في موقع معين على الكروموسوم 19.

(4) فيروسات الهربس البسيط:

فئة من فيروسات الدنا مزدوجة الشريطة التي تحجب نوعًا معينًا من الخلايا ، الخلايا العصبية. فيروس الهربس البسيط من النوع الأول هو أحد مسببات الأمراض البشرية الشائعة التي تسبب تقرحات البرد.

هناك العديد من الخيارات غير اللفظية لتوصيل الجينات. أبسط طريقة هي الإدخال المباشر للحمض النووي العلاجي في الخلايا المستهدفة. يتضمن نهج غير لفظي آخر إنشاء كرة دهنية اصطناعية ذات قلب مائي.

من خلال ربط الحمض النووي بجزيء كيميائيًا ، يمكن للحمض النووي العلاجي أيضًا أن يدخل داخل الخلايا المستهدفة. هذا سوف يرتبط بمستقبلات الخلايا الخاصة. بمجرد ارتباطها بهذه المستقبلات ، يتم غمر تركيبات الحمض النووي العلاجية بواسطة غشاء الخلية وتمريرها إلى داخل الخلية المستهدفة.

العوامل التي تمنع العلاج الجيني من أن يصبح علاجًا فعالًا للأمراض الوراثية هي:

(ط) الطبيعة قصيرة العمر للعلاج الجيني:

لاستخدام العلاج الجيني كعلاج دائم لأي حالة ، يجب أن يظل الحمض النووي العلاجي الذي يتم إدخاله في الخلايا المستهدفة عاملاً ويجب أن تكون الخلايا التي تحتوي على الحمض النووي العلاجي طويلة العمر ومستقرة.

(ثانيا) استجابة مناعية:

خطر تحفيز جهاز المناعة بطريقة تقلل من فعالية العلاج الجيني هو دائمًا خطر محتمل.

(ثالثا) مشاكل النواقل الفيروسية:

تقدم الفيروسات مجموعة متنوعة من المشاكل المحتملة للمريض - السمية ، والاستجابات المناعية والالتهابية ، وقضايا التحكم في الجينات والاستهداف.

(رابعا) اضطرابات الجينات المتعددة:

تنجم بعض الاضطرابات الأكثر شيوعًا ، مثل أمراض القلب وارتفاع ضغط الدم والتهاب المفاصل والسكري ، عن التأثيرات المجمعة للتغيرات في العديد من الجينات. قد يكون من الصعب علاج الاضطرابات متعددة الجينات أو العوامل المتعددة مثل هذه بشكل فعال باستخدام العلاج الجيني.


أهمية واستخدامات العلاج الجيني للإنسان | مقال

مقال عن أهمية واستخدامات العلاج الجيني للإنسان!

العلاج الجيني هو علاج المرض عن طريق استبدال أو تغيير أو استكمال الجين الغائب أو غير الطبيعي والذي يكون غيابه أو تشوهه هو المسؤول عن المرض. يعتبر العلاج الجيني فريدًا من حيث أنه يستخدم المادة الجينية ، الحمض النووي ، نفسها كوسيلة للعلاج.

مصدر الصورة: i.ytimg.com/vi/gl2miunHTRI/maxresdefault.jpg

الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي هو الجزيء الطويل جدًا الذي يشفر المعلومات الجينية. الجين هو امتداد للحمض النووي المطلوب لصنع منتج وظيفي مثل جزء من البروتين أو كله. يمتلك الناس ما يقرب من 100،000 إلى 150،000 جين. أثناء العلاج الجيني ، يتم تسليم الحمض النووي الذي يرمز إلى جينات معينة إلى خلايا فردية في الجسم.

معظم ، إن لم يكن كل ، الأمراض لها عامل وراثي. يمكن أن يكون العامل الجيني مسؤولاً كليًا أو جزئيًا عن المرض.

على سبيل المثال ، في اضطرابات مثل التليف الكيسي ، الهيموفيليا ، وضمور العضلات (المرتبط بطفرة في جين ديستروفين) ، تؤدي التغيرات في الجين مباشرة إلى الحالة.

في حالات أخرى مثل ارتفاع الكوليسترول وارتفاع ضغط الدم ، تتفاعل العوامل الوراثية والبيئية لتسبب المرض. غالبًا ما تنطوي الاضطرابات المرتبطة بالشيخوخة على فقدان النشاط الجيني في أنواع معينة من الخلايا.

حتى العدوى يمكن أن تكون مرتبطة بالجينات. في الواقع ، لديهم مجموعتان من المحددات الجينية: جينات العامل المعدي وجينات الشخص المصاب بالعدوى.

استخدامات العلاج الجيني:

يستخدم العلاج الجيني بعدة طرق. على سبيل المثال ، من أجل:

أنا. استبدال الجينات المفقودة أو المعيبة

ثانيا. توصيل الجينات التي تسرع تدمير الخلايا السرطانية

ثالثا. إمداد الجينات التي تسبب عودة الخلايا السرطانية إلى الخلايا الطبيعية

رابعا. توصيل الجينات البكتيرية أو الفيروسية كشكل من أشكال التطعيم

5. توفير الجينات التي تعزز أو تعيق نمو الأنسجة الجديدة و o تنقل الجينات التي تحفز التئام الأنسجة التالفة.

(أ) استبدال الجينات مرغوب فيه من الناحية النظرية أكثر من إضافة الجينات.

من خلال استبدال الجين المعيب بالجين التصحيحي في الموقع المحدد على الكروموسوم ، حيث من المفترض أن يكون الجين الطبيعي ، يأمل العلماء في تحقيق التنظيم الجيني الطبيعي & # 8212 ، يتم التعبير عن الجين التصحيحي في الأوقات والكميات التي سيكون الجين الطبيعي. التقنيات المتاحة حاليًا للقيام بذلك غير فعالة إلى حد أن استبدال الجينات ليس عمليًا بعد.

(ب) تسعى إضافة الجينات إلى تعويض الجين المعيب من خلال تزويد الخلايا بجين تصحيحي. يمكن حقن الجينات مباشرة في الخلايا ، أو يمكن إقناعها بوسائل كيميائية أو كهربائية. تودع معظم أنظمة التوصيل الجينات التصحيحية في نواة الخلية ، حيث تظل مؤقتة فقط.

طرق أخرى تدمج الجينات في الكروموسومات. يمكن أن تنتقل الجينات المتكاملة إلى خلايا النسل في سياق الانقسام الطبيعي للخلايا ، مما قد يوفر فوائد علاجية طويلة الأمد.

يتم الآن اختبار مجموعة كبيرة ومتنوعة من الجينات لاستخدامها في العلاج الجيني. تشمل الأمثلة: جين علاج التليف الكيسي (جين يسمى CFTR الذي ينظم الكلوريد) ، جينات للعوامل الثامن والتاسع ، ونقصهما مسؤول عن الهيموفيليا الكلاسيكية (الهيموفيليا أ) وشكل آخر من الهيموفيليا (الهيموفيليا ب) ، على التوالي الجينات المسماة E1A و P53 التي تسبب موت الخلايا السرطانية أو العودة إلى جين AC6 الطبيعي مما يزيد من قدرة القلب على الانقباض وقد يساعد في فشل القلب و VEGF ، وهو جين يحفز نمو أوعية دموية جديدة (تكوين الأوعية) من استخدامها في أمراض الأوعية الدموية.

أوليغومر ، سلسلة قصيرة من النيوكليوتيدات

يستخدم الباحثون قطعة اصطناعية قصيرة من الحمض النووي (تسمى أليغنوكليوتيد) من قبل الباحثين & # 8220 قبل العلاج & # 8221 الأوردة المستخدمة كطعوم لجراحة القلب الالتفافية.

يبدو أن قطعة الحمض النووي تقوم بإيقاف بعض الجينات في الأوردة المطعمة لمنع خلاياها من الانقسام وبالتالي منع تصلب الشرايين.

يستغل التصحيح الجيني إنزيمات التصحيح الخلوي التي تكتشف أخطاء الحمض النووي وتجري التصحيحات. يضع العلماء في الخلية جزيءًا هجينًا صغيرًا من الحمض النووي الريبي - الحمض النووي يسمى أوليغومر كيميري الذي يتزاوج مع الجين المعيب في منطقة الخطأ (أ). تستخدم إنزيمات الإصلاح أوليغومر كقالب لتوجيه التصحيح. عند النظر عن قرب (ب) ، فإن القلة القلة ترتبط بإحكام مع الجين المعيب إلا في منطقة الخطأ ، حيث يتسبب عدم التطابق في حدوث انتفاخ. تقوم إنزيمات الإصلاح بالكشف عن هذا الانتفاخ واستبدال النيوكليوتيدات الخاطئة.

في هذا المثال ، زوج الغوانين (G) -oytosine (C) غير صحيح. يوفر oligomer القالب الذي يشير إلى أنه يجب إدخال زوج الأدينين (A) - الثيمين (T) في تلك البقعة. تتبع إنزيمات الإصلاح التعليمات الموجودة في النموذج وتصحح الجين وفقًا لذلك. التصحيحات التي تم إجراؤها بهذه الطريقة تدوم لأجيال من الانقسامات الخلوية.

إيصال الجينات إلى الخلايا:

يمكن استخدام توصيل الجينات في الخلايا التي تمت إزالتها من الجسم (العلاج الجيني خارج الجسم الحي) أو في الخلايا التي لا تزال في الجسم (العلاج الجيني في الجسم الحي). يمكن تسليم الجينات إلى الخلايا بطرق مختلفة. يعتمد اختيار نظام توصيل الجينات على الخلية المستهدفة ، ومدة التعبير الجيني المطلوب للتأثير العلاجي ، وحجم قطعة الحمض النووي التي سيتم استخدامها في العلاج الجيني.

يمكن أن تنتقل الجينات إلى الخلايا عن طريق الفيروسات. تستفيد ناقلات الفيروس أو الناقلات الفيروسية من القدرة الطبيعية للفيروس على دخول الخلية وتوصيل المادة الوراثية إلى نواة الخلية التي تحتوي على الحمض النووي الخاص بها.

عند تطوير حاملات الفيروسات ، يتم إزالة ترميز الحمض النووي لبعض أو كل الجينات الطبيعية للفيروس لاستخدامها كناقل واستبدالها بجين علاجي. تم تصميم معظم ناقلات الفيروسات هذه بحيث تكون قادرة على دخول الخلايا ، لكنها لا تستطيع التكاثر ، وبالتالي فهي غير ضارة (= غير ضارة).

يمكن أيضًا توصيل الجينات داخل أظرف اصطناعية دقيقة & # 8220 & # 8221 من جزيئات الدهون. تحتوي أغشية الخلايا على تركيز عالٍ جدًا من جزيئات الدهون.

يمكن لجزيء الدهون & # 8220envelope & # 8221 أن يحمل الجين العلاجي إلى الخلية عن طريق إدخاله عبر غشاء الخلية كما لو كان أحد جزيئاته.

يمكن للجينات أيضًا أن تدخل إلى الخلايا عندما يتم تطبيق شحنة كهربائية على الخلية لإنشاء فتحات صغيرة في الغشاء الذي يحيط بالخلايا. تسمى هذه التقنية بالتثقيب الكهربائي.

طريق إدارة العلاج الجيني:

يعتمد اختيار طريق العلاج الجيني على الأنسجة المراد علاجها والآلية التي يمارس بها الجين العلاجي تأثيره.

يمكن استنشاق العلاج الجيني للتليف الكيسي ، وهو مرض يصيب الخلايا داخل الرئة والمجرى الهوائي. يتم حقن معظم الجينات المصممة لعلاج السرطان مباشرة في الورم. يتم أيضًا إدخال البروتينات مثل العامل الثامن أو التاسع للهيموفيليا مباشرة في الأنسجة المستهدفة (الكبد).

القوة الكامنة للعلاج الجيني:

تم تصميم معظم العلاج الجيني لأمراض مثل التليف الكيسي والناعور فقط لتخفيف المرض وليس علاجه. ومع ذلك ، فإن تسليم نسخ وظيفية من الجينات يوفر طريقة محتملة لتصحيح المرض في مستواه الأساسي.

يحمل العلاج الجيني أيضًا القدرة على توفير أنظمة علاج & # 8220- ودية للمرضى & # 8221 لمجموعة متنوعة من الأمراض.

اليوم ، يجب أن يحصل العديد من مرضى الناعور والسكري على حقن متكررة من أجل إدارة مرضهم لأن البروتينات موجودة في مجرى الدم لفترة زمنية محدودة قبل أن تتحلل أو يتم التخلص منها.

نظرًا لأن الحمض النووي أكثر استقرارًا ويعمل داخل الخلية ، فقد يؤدي توصيل الجينات إلى تعبير طويل المدى عن البروتينات الضرورية.

بسبب دقته ، فإن العلاج الجيني لديه القدرة على القضاء على الخلايا السرطانية دون الإضرار بالأنسجة السليمة والعادية. علاوة على ذلك ، قد توفر العلاجات الجينية للسرطان بدائل عندما لا يستجيب المرض للعلاجات القديمة الأخرى.

إن إمكانات العلاج الجيني كبيرة ، ولكن مقارنةً بوعدها ، فإن النتائج حتى الآن لا تزال محدودة للغاية.

ومع ذلك ، يعتقد أن فوائد العلاج الجيني ستكون في الأفق القريب. يعد العلاج الجيني أحد أهم مجالات البحث الطبي اليوم.

إن التقدم الملحوظ في علم الوراثة ، بما في ذلك مشروع الجينوم البشري الذي يتم فيه تعيين جميع الجينات البشرية ، قد فتح أبوابًا جديدة لاستكشاف العلاج الجيني.

هناك حاجة إلى تقنيات جديدة لتسريع تقدم العلاج الجيني. مع وصول هذه التقنيات الجديدة مثل & # 8220bionic chip & # 8221 ، سيلعب العلاج الجيني دورًا مهمًا وبارزًا بشكل متزايد في الطب في العقود القادمة.


يمكن لنهج جديد للعلاج الجيني أن يصحح أي طفرة مسببة للمرض داخل الجين

يتخطى نهج جديد لتحرير الجينات باستخدام نظام CRISPR / Cas9 الطفرات المسببة للأمراض في الجين ، مما يتيح علاج الأمراض الوراثية المرتبطة بجين واحد ، مثل التليف الكيسي وأنواع معينة من فقر الدم المنجلي وأمراض نادرة أخرى. الطريقة ، التي تم تطويرها واختبارها في الفئران ومزارع الأنسجة البشرية من قبل الباحثين في ولاية بنسلفانيا ، تتضمن إدخال نسخة جديدة تعمل بكامل طاقتها من الجين الذي يحل محل الجين المتحور.

تم وصف إثبات مفهوم النهج في ورقة نشرت على الإنترنت في 20 أبريل في المجلة العلاج الجزيئي.

سمح نظام CRISPR / Cas9 بعلاجات جينية جديدة واعدة يمكنها استهداف وتصحيح الطفرات المسببة للأمراض في الجين. في هذه العملية ، يقوم Cas9 - وهو بروتين بكتيري - بقطع الحمض النووي في مكان معين ، حيث يمكن تحرير التسلسل الجيني أو قصه أو إدخال تسلسل جديد قبل إصلاح الحمض النووي. ومع ذلك ، هناك نوعان من القيود الرئيسية لاستراتيجيات الإصلاح الحالية. أولاً ، تتطلب استراتيجية الإصلاح الشائعة ، التي تسمى الإصلاح الموجه بالتماثل ، استخدام بروتينات معينة داخل الخلية تكون موجودة فقط أثناء انقسام الخلية ، مما يعني أنه لا يمكن استخدام عملية إصلاح الجينات في معظم الأنسجة البالغة حيث يحدث انقسام الخلية نادرًا.

قال دوجلاس كافينر ، أستاذ علم الأحياء في ولاية بنسلفانيا وكبير مؤلفي البحث: "ينبع التحدي الثاني من حقيقة أنه حتى عندما يكون سبب المرض هو جين واحد ، فإنه يمكن أن ينتج عن مجموعة متنوعة من الطفرات المختلفة داخل هذا الجين". . "مع الإصلاح الموجه بالتماثل ، سنحتاج إلى تصميم واختبار الإستراتيجية لكل واحدة من هذه الطفرات ، والتي قد تكون باهظة الثمن وتستغرق وقتًا طويلاً. في هذه الدراسة ، قمنا بتصميم نهج يسمى Co-opting Regulation Bypass Repair (CRBR) ، والتي يمكن استخدامها في كل من الخلايا والأنسجة المنقسمة وغير المنقسمة ولطيف من الطفرات داخل الجين. هذا النهج واعد بشكل خاص للأمراض الوراثية النادرة التي يسببها جين واحد ، حيث يحول الوقت والموارد المحدودة عادةً دون تصميم واختبار العديد من الطفرات المحتملة المسببة للأمراض ".

يستفيد CRBR من نظام CRISPR / Cas9 ومسار الإصلاح الخلوي المسمى نهاية غير متجانسة الانضمام لإدخال تسلسل جيني بين منطقة محفز الجين المتحور - التسلسل الجيني الذي يتحكم في وقت ومكان عمل الجين - والجزء المتحور من الجين. يحتوي التسلسل المُدرج حديثًا على نسخة مكثفة من الجين الطبيعي الذي يتم استخدامه بدلاً من النسخة المعدلة. يمنع تسلسل المنهي في نهاية التسلسل المُدرج استخدام الجين المتحور المتبقي في اتجاه مجرى النهر. نظرًا لأن CRBR لا يعتمد على البروتينات التي يتطلبها الإصلاح الموجه بالتماثل ، فيمكن استخدامه في جميع أنواع الأنسجة البالغة.

قال جينجي هو ، طالب الدراسات العليا في ولاية بنسلفانيا والمؤلف الأول للورقة: "نهجنا يشترك في اختيار المروج الأصلي للجين". "هذا يعني أنه سيتم التعبير عن الجين المُدرج حديثًا في نفس الأوقات وعلى المستويات المناسبة داخل الخلية مثل الجين الذي يحل محله. هذه ميزة لأنواع أخرى من العلاجات الجينية ، التي تعتمد على محفز خارجي لدفع مستويات عالية للتعبير عن الجين الذي يمكن أن يؤدي إلى آثار سلبية إذا تم إنتاج الكثير أو إذا كانت استجابة التنظيم الأساسية مفقودة في ظل ظروف فسيولوجية معينة ".

أجرى فريق البحث سلسلة من تجارب إثبات المفهوم لإثبات فائدة هذه الطريقة. ركزوا أولاً على جين PERK ، الطفرات التي يمكن أن تؤدي إلى مرض نادر يسمى متلازمة Wolcott-Rallison. تنتج المتلازمة عندما يكون لنسخ الجين الموروثة من كلا الوالدين طفرات - إنه مرض "متنحي" - ويمكن أن يسبب سكري حديثي الولادة ، ومشاكل في الهيكل العظمي ، وتأخر في النمو ، وأعراض أخرى.

أدخل الباحثون جين PERK في فئران سليمة باستخدام CRBR وقاموا بتربيتها مع فئران لديها طفرة في الجين. الفئران الناتجة ، التي تحتوي على جين PERK تم تحريره بواسطة CRBR وجين PERK متحور ، لم يكن لديها التشوهات النموذجية المرتبطة بالمتلازمة ، مما يشير إلى أن الجين المحرر CRBR يمكنه إنقاذ وظيفة الجين PERK في نموذج فأر من Wolcott-Rallison متلازمة.

بعد ذلك ، اختبر الباحثون طريقة CRBR في الأنسجة البشرية في المختبر ، مع التركيز في هذه الحالة على جين الأنسولين. قاموا بإدخال تسلسل جيني لواسم البروتين الفلوري الأخضر بين محفز جينات الأنسولين وتسلسل ترميز الأنسولين في خلايا الجثة البشرية. أسفرت هذه التجربة عن تعبير البروتين الفلوري في خلايا إفراز الأنسولين ، ولكن ليس في أنواع الخلايا الأخرى ، مما يشير إلى أن التسلسل الجديد تم تنظيمه بشكل صارم تحت سيطرة محفز الأنسولين.

قال هو جين تاو: "أظهرت نتائجنا أن إصلاح الجين CRBR يمكن أن يعيد وظيفة الجين PERK في الفئران وكشفت عن الفائدة المحتملة لـ CRBR لإصلاح الجينات في الأنسجة البشرية".

لاحظ الباحثون أن تحرير الجينات باستخدام CRISPR / Cas9 يمكن أن يكون عرضة للخطأ. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي الاستراتيجيات القائمة على الإصلاح الموجهة إلى التماثل إلى حدوث طفرات ضارة في تسلسل الترميز إذا لم يحدث الإصلاح بشكل صحيح. باستخدام CRBR ، يستهدف الباحثون الإدخال داخل منطقة من الجين لا ترمز للبروتين ، والتي يجب أن تكون أكثر تسامحًا مع هذه الأخطاء.

قال كافينر: "العلاجات الجينية مثل CRBR التي تستخدم كريسبر / كاس 9 تستمر في مواجهة التحدي المتمثل في آلات إصلاح التوصيل في الخلايا محل الاهتمام". "أحد التطورات الواعدة هو عزل الخلايا أو الأنسجة من المريض المصاب ، وإصلاح الجين الطافر في المختبر ، ثم إعادة الخلايا أو الأنسجة التي تم إصلاحها إلى المريض. ونأمل ، مع استمرار الباحثين في تحسين طرق الولادة ، يمكن لـ CRBR يمكن استخدامها لعلاج متلازمة Wolcott-Rallison بالإضافة إلى الأمراض الوراثية البشرية الأخرى ".


أقرب إلى العلاج الجيني الذي من شأنه أن يعيد السمع للصمم الخلقي

وجد الباحثون في جامعة ولاية أوريغون جزءًا رئيسيًا جديدًا من اللغز في السعي لاستخدام العلاج الجيني لتمكين الأشخاص الذين يولدون صمًا من السمع.

يتمحور العمل حول جين كبير مسؤول عن بروتين الأذن الداخلية ، أوتوفرلين. ترتبط الطفرات في otoferlin بفقدان السمع الخلقي الشديد ، وهو نوع شائع من الصمم حيث لا يستطيع المرضى سماع أي شيء تقريبًا.

قال كولين جونسون ، الأستاذ المشارك في الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية في كلية العلوم في جامعة ولاية أوهايو: "لوقت طويل ، بدا أن الأوتوفرلين مجرد خدعة واحدة من البروتين". "ستجد الكثير من الجينات أشياء مختلفة للقيام بها ، ولكن يبدو أن جين الأوتوفرلين له غرض واحد فقط وهو تشفير الصوت في خلايا الشعر الحسية في الأذن الداخلية. الطفرات الصغيرة في أوتوفرلين تجعل الناس أصم بشدة."

في شكله المعتاد ، يكون جين الأوتوفرلين أكبر من أن يتم وضعه في وسيلة توصيل للعلاج الجزيئي ، لذلك يبحث فريق جونسون في استخدام نسخة مبتورة بدلاً من ذلك.

أظهر البحث الذي قاده طالب الدراسات العليا Aayushi Manchanda أن النسخة المختصرة تحتاج إلى تضمين جزء من الجين المعروف باسم مجال الغشاء ، وكان أحد أسباب ذلك غير متوقع: بدون مجال الغشاء ، كانت الخلايا الحسية بطيئة في النضج.

قال جونسون: "كان ذلك مفاجئًا لأن أوتوفرلين كان معروفًا بالمساعدة في ترميز معلومات السمع ولكن لم يُعتقد أنه متورط في تطوير الخلايا الحسية".

تم نشر النتائج اليوم في البيولوجيا الجزيئية للخلية.

يعمل العلماء في مختبر جونسون لسنوات مع جزيء الأوتوفرلين وفي عام 2017 حددوا شكلًا مبتورًا من الجين يمكن أن يعمل في تشفير الصوت.

لاختبار ما إذا كان مجال الغشاء في أوتوفرلين يحتاج إلى أن يكون جزءًا من النسخة المختصرة من الجين ، أدخل مانتشاندا طفرة أدت إلى اقتطاع مجال الغشاء في أسماك الزرد.

الزرد ، وهو نوع صغير من أسماك المياه العذبة ينتقل من خلية إلى سمكة تسبح في حوالي خمسة أيام ، يشترك في تشابه ملحوظ مع البشر على المستويات الجزيئية والجينية والخلوية ، مما يعني أن العديد من نتائج أسماك الزرد لها صلة مباشرة بالبشر. سمك الزرد الجنيني شفاف ويمكن الحفاظ عليه بسهولة بكميات قليلة من الماء.

قال مانشاندا: "مجال الغشاء يربط أوتوفرلين بغشاء الخلية والحويصلات داخل الخلايا ، لكن لم يكن واضحًا ما إذا كان هذا ضروريًا ويجب تضمينه في شكل مختصر من الأوتوفرلين". "وجدنا أن فقدان مجال الغشاء يؤدي إلى إنتاج خلايا الشعر الحسية أقل من otoferlin بالإضافة إلى قصور في نشاط خلايا الشعر. تسبب الطفرة أيضًا في تأخير نضج الخلايا الحسية ، وهو ما كان مفاجئًا. النتائج بشكل عام يجادلون بأنه يجب تضمين مجال الغشاء في أي بنية علاج جيني ".

على المستوى الجزيئي ، وجد مانتشاندا أن نقص مجال الغشاء أدى إلى فشل أوتوفرلين في ربط الحويصلات المشبكية المليئة بالناقل العصبي بغشاء الخلية بشكل صحيح ، مما تسبب في إطلاق عدد أقل من الناقلات العصبية.

قال مانشاندا: "تشير دراستنا إلى أن قدرة أوتوفرلين على ربط الحويصلات بغشاء الخلية هي خطوة ميكانيكية أساسية لإطلاق الناقل العصبي أثناء تشفير الصوت".


يمكن لأداة تحرير الجينات الجديدة أن تنافس تقنية كريسبر ، وتقوم بإجراء ملايين التعديلات دفعة واحدة

مع الصعود النيزكي لـ CRISPR كأعجوبة في تعديل الجينات ، من السهل نسيان أصولها المتواضعة: تم اكتشافها لأول مرة على أنها نزوة في الجهاز المناعي البكتيري.

يبدو أن البكتيريا لديها المزيد لتقدمه. هذا الشهر ، اختطف فريق بقيادة عالم الأحياء الاصطناعية الشهير الدكتور جورج تشيرش من جامعة هارفارد قطعة غريبة أخرى من بيولوجيا البكتيريا. والنتيجة هي أداة قوية يمكنها - من الناحية النظرية - تعديل الملايين من تسلسلات الحمض النووي في آن واحد ، باستخدام "رمز شريطي" لتتبع التغييرات. كل ذلك دون كسر خيط واحد دقيق من الحمض النووي.

في الوقت الحالي ، تم اختبار هذه الأدوات البيولوجية ، المسماة "إعادة تجميع مكتبة Retron (RLR)" فقط في الخلايا البكتيرية. ولكن كما تظهر رحلة CRISPR إلى العلاج الجيني ، فإن حتى أغرب الاكتشافات من المخلوقات المتواضعة قد تقذف بالعلاج الجيني الأكثر جموحًا أو أحلام البيولوجيا التركيبية إلى حقيقة واقعة.

"يساعد هذا العمل في إنشاء خارطة طريق نحو استخدام RLR في أنظمة وراثية أخرى ، مما يفتح العديد من الاحتمالات المثيرة للبحث الجيني المستقبلي ، & # 8221 قال تشيرش.

انتظر ، لماذا تعد تقنية CRISPR غير كافية؟

Retrons غريبة. لنبدأ بـ CRISPR بدلاً من ذلك.

قد تكون بالفعل على دراية بكيفية عملها. هناك مكونان: نوع من الحمض النووي الريبي ، والبروتين. يقوم "الكلب الدموي" الذي يوجه الحمض النووي الريبي بربط بروتين كاس "المقص" بجين معين. في الإصدار الكلاسيكي ، يقوم كاس بتقطيع الجين لإيقافه. تسمح التطورات الحديثة لـ Cas باستبدال حرف وراثي معين ، أو قص جينات متعددة في وقت واحد.

بالنسبة لنسخة التقطيع والاستبدال ، حيث يشفي الجين نفسه ، غالبًا ما يبحث عن قالب. يمكن أن تحمل كريسبر جينًا نموذجيًا للخلية للاعتماد عليه. بهذه الطريقة يتم خداع الخلية لتحويلها إلى نسخة جينية معدلة: استبدال جملة وراثية معيبة بأخرى نحوية بيولوجيًا.

مشكلة كريسبر هي تقطيع الحمض النووي. إذا سبق لك أن قطعت جملة على هاتفك ، وأدركت أنك قطعت الأجزاء الخاطئة ، ولصقتها مرة أخرى برسالة أخرى لا معنى لها الآن ، ثم اضغط على إرسال - حسنًا ، هذا مشابه لما يمكن أن يحدث مع كريسبر. يزداد خطر تلف الجينوم عندما نحتاج إلى تعديل جينات متعددة. تصبح هذه مشكلة كبيرة في علم الأحياء التركيبي ، الذي يستخدم التلاعب الجيني لمنح الخلايا قدرات جديدة ، أو حتى هندسة كائنات حية جديدة تمامًا.

الخلايا مخلوقات عنيدة نشأت منذ دهور التطور ، لذا نادرًا ما يكون تغيير جين واحد كافيًا للحصول ، على سبيل المثال ، على بكتيريا لضخ الوقود الحيوي أو الأدوية ، مما يجعل تعديل الجينات المتعدد ضروريًا. تنقسم معظم الخلايا أيضًا بسرعة ، لذا من الضروري لأي عملية تعديل جيني أن تبقى عبر الأجيال. غالبًا ما تعاني تقنية CRISPR من كليهما. يعتقد فريق الكنيسة أن لديهم حلًا.

قابل Retrons

الأداة الجديدة تسمى RLR ، وأول حرف "R" يرمز إلى retrons. هذه كائنات منتشرة ولكنها غامضة تمامًا ، وكتب الفريق أن "بيولوجيتها الطبيعية & # 8230 غير معروفة إلى حد كبير" ، على الرغم من أنها تشبه كريسبر ، إلا أنها قد تكون متورطة في جهاز المناعة البكتيري.

تم اكتشافها لأول مرة في عام 1984 ، وهي عبارة عن شرائط عائمة من الحمض النووي في بعض خلايا البكتيريا والتي يمكن تحويلها إلى نوع معين من الحمض النووي - سلسلة واحدة من قواعد الحمض النووي يطلق عليها اسم ssDNAs (نعم ، إنه غريب). لكن هذه أخبار رائعة لتعديل الجينات ، لأن تسلسلات الحمض النووي مزدوجة الشريطة لخلايانا تصبح سلاسل مفردة قابلة للتأثر عندما تنقسم. Perfect timing for a retron bait-and-switch.

Normally, our DNA exists in double helices that are tightly wrapped into 23 bundles, called chromosomes. Each chromosome bundle comes in two copies, and when a cell divides, the copies separate to duplicate themselves. During this time, the two copies sometimes swap genes in a process called recombination. This is when retrons can sneak in, inserting their ssDNA progeny into the dividing cell instead. If they carry new tricks—say, allowing a bacteria cell to become resistant against drugs—and successfully insert themselves, then the cell’s progeny will inherit that trait.

Because of the cell’s natural machinery, retrons can infiltrate a genome without cutting it. And they can do it in millions of dividing cells at the same time.

“We figured that retrons should give us the ability to produce ssDNA within the cells we want to edit rather than trying to force them into the cell from the outside, and without damaging the native DNA, which were both very compelling qualities,” said study author Dr. Daniel Goodman.

The Making of RTR

Similar to CRISPR, RTR has multiple components: the genetic snippet that contains a mutation (the bait), and two proteins, RT and SSAP (reverse transcriptase and single-stranded annealing proteins), that transform the retron into ssDNA and let it insert itself into a dividing cell.

Like Game of Thrones, there’s a lot of players. So to make it clearer: retrons carry the genetic code we want to insert RT makes it into a more compatible form that’s called ssDNA and SSAP sticks it into DNA as it’s dividing. Basically, a Trojan horse invades the cell and pours out spies that insert themselves into the cell—changing its DNA—with the help of enzymatic magicians.

The two proteins are new to the party. Previously, scientists have tried to use retrons for gene editing, but the efficiency was extremely low—around 0.1 percent of all bacterial cells infected. The two newcomers quieted down the bacteria’s natural “alarm system” that corrects DNA changes—so they ignore the new DNA bits—and allow edits to enter and pass on to the next generation. One other trick was to neuter two genes that encode for proteins that normally destroy ssDNA.

In one test, the team found that over 90 percent of bacterial cells readily admitted the new retron sequence into their DNA. They next went big. Compared to CRISPR, retrons have a leg up in that their sequence can act as a bar code. This means it’s possible to perform multiple gene editing experiments at once, and figure out which cells were edited with what retron by sequencing the bar code.

In a proof-of-concept test, the team blasted some bacteria cells with retrons that contained sequences for antibiotic resistance. By sequencing the retron DNA letters alone from a pool of bacteria treated with antibiotics, they found that cells with retrons—giving them the new superpower against drugs—remained in far higher portions than other cells.

In another test, the team tried to determine how many retrons they could use at once. They took another strain of bacteria that’s resistant to antibacterials, and chopped up its genome to build a library of tens of millions of retrons. They then stuck these chunks into hula hoops of DNA—called plasmids—and floated them into bacteria cells. As before, the team could easily find the retrons that conferred anti-bacterial power by sequencing the bar codes of those that remained alive.

But Why?

That’s the how. But what’s the why?

The goal is easy: to find another solution to CRISPR that can influence millions of cells at once, without damaging the cells. In other words, take gene editing into the big data era, through multiple generations.

Compared to CRISPR, the new RLR tool is simpler because it does not require a “guide” tool in addition to an “editing” tool—a retron is basically a two-in-one. Being able to influence multiple genes at once—without physically cutting into them—also makes it an intriguing tool for synthetic biology. The tool’s also got staying power. Instead of a “one and done” CRISPR ethos, it lasts through generations as cells divide.

That said, RTR’s got competition. Because it works best with dividing cells, it might not be as powerful in reluctant cells that refuse to split—for example, neurons. For another, recent upgrades to CRISPR have made it possible to also turn genes on or off—without cutting them—through epigenetics.

But RLR offers scale. “Being able to analyze pooled, barcoded mutant libraries with RLR enables millions of experiments to be performed simultaneously, allowing us to observe the effects of mutations across the genome, as well as how those mutations might interact with each other,” said Church.


Synthego, founded by former SpaceX engineers, aims to be the 'AutoCad of gene editing.' This month, it just released its first gene knock out kit, an application it has been developing with major research institutions like Salk Institute and St. Judes.

"A constant challenge for our research is trying to reduce the number of clones we need to screen to find a desired targeted modification. In our tests, the Gene Knockout Kit gave us greater than 80 percent knock-out rates for seven targets," shares Shondra Miller, Ph.D., Director, Center for Advanced Genome Engineering at St. Jude Children's Research Hospital, on Synthego's web site. The company offers researchers a money-back guarantee you'll get 50 percent or better editing in any human cell type for research use.

Paul Dabrowski, CEO and co-founder of Synthego, shared with me in email that, "It's possible to imagine a day when gene therapies are safe, effective, easy and affordable for anyone who needs them. Right now, the first CRISPR gene therapies are in development, but they are not built on a 'standard stack' and require a lot of custom work for each indication - these therapies will be coming into the clinic and hopefully get approved the coming couple years, and after that there could be significantly more investment into standard tools."

Edico, Backed by investors like Dell, Qualcomm and others, San Diego-based Edico is the backend for bioinformatics. Their DRAGEN data platform offers a dedicated processing environment tuned to the massive data analysis needed for gene research. According to the company, "DNA sequencing technology is advancing at an even more rapid pace than the cell phone revolution. By increasing the speed and accuracy for NGS data analysis like whole genome sequencing (WGS), our computing platform makes it easier to discover links between DNA sequence variations and human disease."

Trace Genomics, founded in 2015 by Diane Wu and Poornima Parameswaran in San Francisco, has been discussed as the 23&Me of dirt. The agtech startup has raised $4 million in one round to test farm soil for its microbiome. An initial screening cost of only $199 allows farmers to have their soil samples analyzed by Trace, which applies machine learning to uncover not just what's in there, but what it means for crop yield and productivity.

Paradigm Diagnostics of Pheonix, AZ offers a gene-specific cancer test that helps physicians pinpoint the best cancer therapies for their patients based on DNA analysis. It just raised a $7 million Series B.

There are a number of software startups focused on improving cancer treatment with better analysis, like early stage CureMatch, based in San Diego. "Nothing could be more important than precisely identifying DNA code alterations that drive the cancers' growth and use that information to decide on treatment plan," Dr. Stephane Richard, CEO, shared with me in email.

Celmatix. Based in New York, Celmatix just earned $4.5 million dollar grant from the New York Economic Development Council for expanding in Manhattan. The company has developed a software-driven testing platform that helps families and physicians make fertility choices faster and more accurately for individuals. "Women can now make potentially life-defining decisions about how to proactively plan for the family they want to build and be more efficient in overcoming fertility difficulties they are experiencing using better, more personal, information than age," founder Piraye Beim shared earlier this year in TechCrunch.

Genoox, an Israeli startup now based in Palo Alto, is a cloud research platform for sifting massive medical trial data quickly and accurately. Their website says, "Simplify complex sequencing data and make impactful discoveries using the most advanced genetic analysis tools and applications."

Insilico Medicine, originally a Latvian startup now based in Baltimore, develops custom AI learning platforms that uncover insights based on biology. Their latest product is Chemistry.AI.

23&Me. No list of major gene therapy movers would be complete without 23&Me. At one time blocked by the FDA, 23&Me is now a smash hit with both consumers and pharma companies. Its kit was one of the top 10 sellers on Amazon's Prime Day this year. Plus, its treasure trove of DNA sample data from millions of customers is just the kind of testing data many of the next generation of gene therapies need.

Founder Anne Wojcicki recently expressed her sense of hope in the future of genetics to the نيويورك تايمز, "Genetics is like your cholesterol test. So your cholesterol test is going to tell you if you have high cholesterol, which is a risk factor for heart disease. But it's not saying you're going to die immediately from heart disease or even die at all from heart disease. It's just saying you have a risk factor. And so genetics is similar. It's saying you have a risk factor. So the beauty to me of genetics is, it's always a story of hope."


For more information about how gene therapy works:

The Genetic Science Learning Center at the University of Utah provides information about various technical aspects of gene therapy in Gene Delivery: Tools of the Trade. They also discuss other approaches to gene therapy and offer a related learning activity called Space Doctor.

Your Genome from the Wellcome Genome campus explains the first gene therapy trial to treat a condition called severe combined immunodeficiency (SCID). It also describes other applications for gene therapy.


Rare Disease Day 2021: Gene Therapy Ups and Downs, Again

I can&rsquot believe it&rsquos been a decade since I researched and wrote The Forever Fix: Gene Therapy and the Boy Who Saved It. Since then I&rsquove shared stories of other families doing amazing things to help researchers develop treatments for their loved ones&rsquo rare diseases. The need is all the more compelling in these days of the pandemic.

Now entering its fourth decade, gene therapy continues along what seems at times a never-ending rocky road, riding the waves of fantastic success and plunging setbacks.

The US has approved just two gene therapies. Luxturna has provided vision to patients with a form of retinal blindness (the basis of The Forever Fix), while Zolgemsa treats spinal muscular atrophy, a disease typically lethal in young children.

The latest in a series of setbacks, beginning in 1999 with the death of 18-year-old Jesse Gelsinger, came just yesterday. The FDA placed a clinical hold on two gene therapy trials for sickle cell disease, following reports of blood cancer in two trial participants. But that&rsquos not all.

Over the past year, three young boys have died in a gene therapy trial for myotubular myopathy, all in the highest dose group.

Gene therapy for Duchenne muscular dystrophy continues to struggle to demonstrate an effect greater than placebo. And Glybera, the first gene therapy approved in the EU, for a rare pancreatic disease, was pulled for its high cost and minuscule market, although it, like the others, works against the targeted disease.

Clinical trials for gene therapies for immune deficiencies and bleeding disorders in the works for decades trudge on.

Two families I&rsquove written about whose young daughters received gene therapy in 2016 for neurological conditions continue to watch and wait. They don&rsquot say much, as is the way in clinical trials, as they try to weigh whether improvements, or lack of progression, reflect the gene therapy or the therapies that help day by day. Does hope get in the way of interpreting reality?

And then there are the families who&rsquove lost love ones, but continue to help the researchers and guide others. Laura King Edwards&rsquo fantastic book Run to the Light tells the story of her young sister&rsquos battle with Batten disease.

Given this backdrop, the success story of gene therapy for another inherited and horrific neurological disease, metachromatic leukodystrophy (MLD), is all the more wonderful. But the progress comes at an unimaginable cost: it can&rsquot save a child unless an older sibling has already died of the disease, sending an alert to test the younger ones to find out before symptoms start.

MLD is so rare, with incidence in the US ranging from 1 in 40,000 to 1 in 160,000, that no state includes it in newborn screening panels. But results of a recent study suggest it may be coming soon, perhaps starting in New York.

With newborn screening, diagnosis could come before symptoms begin. But without it, parents must undergo the diagnostic odyssey as the symptoms become more specific. ص

A Success: Metachromatic Leukodystrophy

MLD affects the white matter in the brain, causing progressive loss of mobility and sensation, as well as intellectual decline and, ultimately, unresponsiveness. Gene therapy adds corrected genes for the enzyme arylsulfatase A to bone marrow stem cells taken from children who have inherited the disease but haven&rsquot yet developed symptoms, which typically begin around age 2 or 3. The bolstered cells are infused into the child and migrate to the brain, where they give rise to corrected glial (support) cells that make the needed enzyme. If gene therapy is done early enough, symptoms never even begin.

Alessandra Biffi, MD, headed the clinical trial at the San Raffaele Telethon Institute for Gene Therapy in Milan, beginning in 2011. Gene therapy had progressed faster in Europe over the previous decade, when many clinical trials in the US were delayed in the wake of the death of Jesse Gelsinger and then after five boys developed leukemia, with one death, in a trial for a different disease in 2001.

I told the story of one family, the Prices, here at DNA Science, as part of a post celebrating the moms of gene therapy for Mother&rsquos Day 2018. They&rsquove had two children treated in the clinical trial.

Liviana Price was born in January 2008 in Omaha, Nebraska, and diagnosed with MLD in December 2010. Her symptoms began with an altered stance, then bouts of chills, and then she lost motor skills, her developmental milestones retreating. She was diagnosed with MLD at the end of the year. Giovanni was born in January 2010, and his sister&rsquos diagnosis at year&rsquos end led to his, with genetic testing. Amy and Brad Price were carriers. Each of their children would face a 1 in 4 chance of inheriting the disease.

Giovanni was accepted into the clinical trial in Italy and was treated in 2011, but it was too late for Liviana. She passed away in 2013. Then in 2014 Amy had triplets and one of them, Cecilia, inherited MLD too &ndash she had gene therapy at 9 months. Antonio Regalado tells their story in MIT Technology Review as does Amy&rsquos blog Liviana&rsquos Journey. The treated children are leading normal lives.

The final line of the paper in The Lancet in 2016 reporting the clinical trial results is heartbreaking: &ldquoIn memory of Baily, Valentina, Carlos, Dennis, Liviana, Mustafa, Randa, and Amany.&rdquo Those were the eight children who died, as their younger siblings lived.

In a wonderful new book, Harnessing Grief: A Mother&rsquos Quest for Meaning and Miracles, Maria J. Kefalas tells her family&rsquos story of MLD. Her Calliope Joy didn&rsquot have an older sibling to sound the warning. But her family&rsquos efforts made it possible for several other children to make the trip to Italy to receive the gene therapy.

It&rsquos quite an amazing story, beautifully told. Dr. Kefalas is a professor of sociology at Saint Joseph&rsquos University in Philadelphia. Her book focuses more on the spiritual than the scientific, with an emphasis on &ldquothe superpower of grief&rdquo &ndash how Maria has channeled what must have been unimaginable despair into helping others and uniting a community, through the Calliope Joy Foundation.

Cal&rsquos first symptom was an odd buzzy whole-body shuddering while being fed in her high chair. She spoke a few words, but hers language acquisition stopped at 20. Then her unbounded energy didn&rsquot match well with preschool. &ldquoIt is accurate to say Cal ruined every class,&rdquo Maria wrote.

Developmental delays accrued, therapists descended, tests began. When Cal started walking on her tiptoes and could no longer manage stairs, her alarmed parents took her to the pediatrician on the Saturday before July 4. The doctor watched the child navigate and sent her to Children&rsquos Hospital of Philadelphia &ndash where much of my gene therapy book takes place.

An MRI revealed the white matter changes characteristic of MLD in Cal&rsquos brain, and genetic testing confirmed the diagnosis. It was too late for the gene therapy, but Maria, in what she describes as a series of nervous breakdowns, threw her energy into fundraising, even if she at first didn&rsquot have any idea where she&rsquod donate funds. She led an effort to sell cupcakes, numbering around 50,000.

Then when Maria heard about and got to know Amy Price, she realized that the cupcake dough could go to help the families get to Italy.

Harnessing Grief: A Mother&rsquos Quest for Meaning and Miracles is a terrific book. Cal has defied the odds and is still here. Maria tells about writing the book here.

The clinical trials in Italy for MLD began right while I was putting together my proposal for The Forever Fix &ndash so my book missed the best gene therapy story of all. I hope it won&rsquot be the last! For despite the backsliding, gene therapy تعمل, and I&rsquom sure we&rsquoll be hearing about new applications.


شاهد الفيديو: هذه الاعراض اذا موجودة فيك يعني ان معك مس شيطاني (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Negore

    قل لي من يمكنني أن أسأل

  2. Stephen

    رسالة لا مثيل لها ، أحبها :)

  3. Danel

    الشجعان ، لم تكن مخطئا :)

  4. Olney

    في رأيي لم تكن على حق. دعنا نناقش. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سوف نتحدث.

  5. Faer

    انت لست على حق. اكتب لي في PM ، سنتحدث.



اكتب رسالة