وکتورهای غیرویروسی
پلاسمید DNA که بیشتر در روش‌های ژن‌درمانی غیرویروسی استفاده می‌شود، به راحتی توسط نوکلئازها تجزیه می‌شود. بنابراین، از جمله روش‌های کاهش اندازه و جلوگیری از تجزیه تعبیه شده است. شایعترین مواد مورد استفادت برای انتقال ژن لیپیدهای کاتیونی‌اند. گروه کاتیونی در سر لیپید به DNA متصل شده و دم لیپید درهم شکستن کمپلکس لیپید و DNA را ممکن می‌سازد. کمپلکس کاتیونی لیپید DNA یا (lipoplexes)، (LPD/DNA) از راه اندوزومی وارد سلول هدف می‌شود. با این حال، بهره‌وری بیان ترانسژن با lipopelexeها بسیار پایین است. آنطور که نشان داده شده سهم بسیار کمی از DNA تزریقی سیستمیک، می‌تواند به بافت تومور برسد.
فرمول‌های انتقال ژن مبتنی بر لیپید، عمدتا محدود به برنامه‌های داخل توموری یا محلی می‌شود. تجویز سیستمیک، خطر بالقوه واکنش التهابی و ایمنی را دربرمی‌گیرد. ایجاد سیستم انتقال لیپیدی با دستکاری برای کاهش مضرات سیستمیک می‌تواند پتانسیل استفاده در ژن درمانی سرطان را داشته باشد. در مدل حیوانی سرطان پستان، زمانیکه به طور سیستمیک تجویز شود، فولات مورد هدف کمپلکس لیپید-پروتامینDNA یا (LPD-PEG-folate) حجم تومور را کاهش داده و امکان بقا را بالا می‌برد.
لیزوزوم‌های طبیعی شامل DOPC یا (۱,۲-dioleyl-sn-phosphoatidyle choline) و DOPE یا (۱,۲-dioleyl-sn-phosphatidyl ethanol amine) و پروتئین حامل پلی‌کاتیونیک به عنوان یک پروتامین، پلی‌لیزین، پلی‌آرژینین، پلی هیستیدین، و پلی اتینیلین (PEI) هم برای حمل DNA مناسب‌اند. پلیمرهای هیدروفوبیک، چون پلی اتیلن گلیکول (PEG)، پلی‌هیدروکسی پروپیل‌متاکریل آمید (pHPMA)، و پلی وینیل پیلورولیدین (pVPyrr) در پوشاندن بار مثبت DNA برای افزایش نیمه عمر آن در خون استفاده می‌شوند. لیپوزوم‌های طبیعی و پلیمرهای هیدروفوبیک زمانیکه سیستمیک تجویز شوند، عملکرد مضر کمتری دارند. طبیعت دارای نشتی عروق خونی تومورها اجازه هجوم ماکرومولکول‌ها به شکل پلیمرهای سپر DNAبه تومور را می‌دهند. گزارش شده است، پلی اتیلن گلیکولاسیون پلازمید DNA در رگ‌ها برای ساعت‌ها می‌گردند و به آرامی در تومورهای زیرپوستی حیوانات انباشته می‌شوند.
وکتورهای ویروسی
ویروس‌ها توانایی طبیعی انتقال نوکلئیک اسید در بین ژنوم خود به یک سلول خاص همچون سلول سرطانی را دارند. این توانایی آن‌ها را جذاب و به ابزار انتقال ژن مشهور کرده است. رتروویروس‌ها، آدنوویروس‌ها، ویروس‌های مرتبط با آدنو، ویروس‌های هرپس سیمپلکس، پاکس ویروس‌ها و باکولوویروس‌ها معمولا اصلاح شده و به عنوان وکتورهای ژن‌درمانی در سرطان استفاده می‌شوند. علاوه بر این، سیستم‌های شبیه‌سازی وکتورهای ویروسی با ترکیب با ویژگی‌های دو یا چند مدل ویروس هم تولید شده‌اند.
وکتورهای رتروویروسی استخراج شده از رتروویروس‌ها شامل RNA خطی تک رشته‌ای در حدود ۷-۱۰ kb و با پوشش لیپیدی‌اند. ذرات ویروسی وارد سلول‌های پستانداران شده و رسپتورهای مناسب رتروویروس‌ها را بیان می‌کنند. بعد از ورود به سلول، ترجمه معکوس ویروسی، RNA ویروسی را به DNA دو رشته‌ای (dsDNA) ترجمه می‌کند. dsDNA در سیتوپلاسم ترجمه شده و با اتصال به پروتئین‌ها سلولی، کمپلکس قبل ادغام نوکلئوپروتئینی (PIC) تولید می‌کند. PIC به هسته مهاجرت کرده و درنتیجه با ژنوم میزبان ادغام می‌شود. توانایی بیان ترانسژن تنها در سلول‌های تقسیم شونده از مزیت‌های وکتورهای رتروویرال برای ژن‌درمانی سرطان است تا از بیان ناخواسته در سلول‌های غیرقابل تقسیماطراف بافت جلوگیری شود. ترکیب ژنهای رتروویروسی در ژنوم میزبان، باعث بیان طولانی مدت ترانسژن‌ها می‌شود. اگرچه این یک مزیت است، ترکیب غیراختصاصی DNA ویروسی می‌تواند عملکرد ژن میزبان را مختل کرده یا منجر به تحریک بیان نابجای انکوژن سلولی می‌شود. با اینکه وکتورهای رتروویرال عمدتا به عنوان ابزار انتقال ژن در بالین استفاده می‌شوند، اما خطر ابتلا به ویروس درگیر در آزمایش نوزادان سال ۲۰۰۳، استفاده از سیستم‌های انتقالی ژن رتروویروسی در انسان را محدود کرد. امکان تولید رتروویروس کارامد در تکثیر یکی دیگر از مسائل ایمنی در رابطه با استفاده از این وکتورهاست.
وکتور لنتی‌ویروس استخراج شده از رتروویروس‌ها می‌تواند منجر به ادغام پایدار ترانسژن‌ها به ژنوم میزبان با مدت بیان طولانی ژن شود. توانایی انتقال هردوی سلول‌های تقسیم شونده و سلول‌های غیراختصاصی، این وکتورها را به عنوان ابزار انتقال ژن مناسبتر و کارآمدتر از رتروویروس‌ها می‌کند. استراتژی‌های هدف‌گیری وکتورها در مرحله ورود به سلول و ترجمه ترانسژن، استفاده از وکتورهای لنتی‌ویروس در آزمایش‌های ژن درمانی را بهبود بخشیده است.
مقالات مرتبط: ژن درمانی سرطان
ژن درمانی بیماری‌های نقص ایمنی
بااینکه نگرانی‌های امنیت بیولوژیکی در ادغام‌های تصادفی به ژنوم میزبان همانطور که در رتروویروس اشاره شد، محدودیت‌های استفاده از آن وکتوراند. وکتورهای آدنوویروسی بیشتر برای معرفی ژنهای درمانی به سلول‌های توموری استفاده می‌شود. آن‌ها می‌توانند طیف وسیعی از انواع سلول‌ها را آلوده کرده، ژن‌هایی را که به تقسیم سلول وابسته نیستند انتقال داده، و تیتر بالا و سطح بالایی از بیان ژن دارند. سروتایپ‌هایی از آدنو ویروس که بیشتر برای ژن‌درمانی سرطان در انسان برای تولید وکتور استفاده می‌شوند: تیپ ۵ (Ad5) و تیپ۲ (Ad2)اند. آن‌ها ظرفیت نزدیک به ۸-۱۰ kb ژنهای درمانی با وکتورهای نسل اول و تا حدود ۳۶kbp با نسل سوم وکتورهای آدنوویروسی بی‌نظیر دارند. با این حال، درکنار پتانسیل ایمنی‌زا، طیف وسیعی از سلول‌های میزبان توسط آدنوویروس، استفاده سیستمیک از آن در آزمایش‌های ژن‌درمانی سرطان انسانی را محدود می‌کند. استراتژی‌های هدف‌گیری استفاده از وکتورهای آدنوویروسی را در آزمایشات ژن درمانی انسانی ممکن کرده‌اند. وکتورهای آدنوویروسی نمی‌توانند وارد ژنوم سلولی شوند و ترانسژن اپیزومی را بیان کنند. آن‌ها نمی‌توانند جهش‌های تصادفی ایجاد کنند. با این حال، بیان ترانسژن محدود به ۷-۱۰روز بعد از آلودگی است. بنابراین، تجویز مکرر وکتور نیازمند دستیابی پاسخ‌های پایدار در درمان سرطان است. آدنوویروس‌ها باید از نظر نقص همانندسازی مهندسی شوند تا سریعا ژنهای E1 را حذف کنند یا کارآمدی همانندسازی ناحیه E1 را حفظ کنند.
