ایجاد ترانس ژن پرتوان ضد HIV-1

استراتژی‌های مهار HIV-1 با انتقال ژن

اصول انتقال ژن برای بیان محصول یک ژن و مهار HIV-1 در سال ۱۹۹۸ ارائه شد. یک عملکرد مورد هدف، چه عملکرد ذاتی از HIV-1 و یا عملکرد سلولی باید در وهله اول شناسایی شود. چرخه تکثیر HIV-1 در بسیاری از نقاط آسیب پذیر است.  شکل پایین برخی مراحل در توالی عفونت HIV-1 که مورد هدف است، نشان داده شده است. هزاران ترنس‌ژن طراحی شده‌اند، که از طریق روش‌های گوناگون عمل می‌کنند و با پروموتورهای شرطی و مختلف تشکیل دهنده بیان می‌شوند. در این قسمت برخی احتمالات بررسی می‌شود. برای درمان سلول‌های مستعد HIV-1 و مشتقات آن‌ها، بحث‌ استفاده آزمایشی وکتورهای استاندارد و جدیدتر در ادامه بررسی شده است. 

استراتژی پروتئین‌ها

استراتژی‌های ضد HIV-1 مبتنی بر پروتئین بیشترین فضای آزمایش انتقال ژن ضدHIV-1 را در انسان دارند. به طور خلاصه، ساختارهای پروتئینی توسعه یافته برای مهار HIV-1 شامل : جهش منفی ترنس دومینانت ( بیان ژن ساختاری در کروموزوم‌ دیگر را کنترل می‌کند)، intrakines، توکسین، آنتی بادی تک رشته‌ای و واکسن‌های مبتنی بر DNA است. اولین مشتقات transdominant تکثیر یک HIV-1، یک مانع جهش، باعث تحریک طراحی transdominant پروتئین همولوگ HIV-1 می‌شود. RevM10 که باعث حفظ عملکرد دو Rev می‌شود (توانایی اتصال RRE و توانایی شکل دادن مولتیمرهای Rev)، اولین پروتئین transdominant تست شده در آزمایش‌های انسانی است. مثال‌های دیگر از جمله tat, ترکیب tat و کدگذاری ژن‌های transdominan tat برای ترکیب پروتئین tat/Rev وTrev. توکسین‌های داخل سلولی یا پروتئین‌های توکسین مشروط مثل هرپس سیمپلکس تیمیدین کیناز، سم دیفتری و حتی ویروس‌های اصلاح شده‌ی لیتیک برای فعالیت ضدHIV-1 طراحی شده‌اند. HIV-1 از CD4 سلولی به عنوان رسپتور و کورسپتور متصل به ماده شیمیایی برای آلوده کردن سلول ها استفاده می‌کند. بنابراین، بیان درون سلولی SDF-1، لیگاند CXCR4 یا RANTES یا MIP-1a، لیگاند CCR5 می‌تواند رسپتورها را از درون سلول بلاک کند و یا جدا کند و رسپتورهای مولکولی محیا برای ورود HIV-1 را کاهش دهد. با این حال، مهار HIV-1 با این اینتراکینازها در ترشح سایتوکاین‌ها و رقابت با HIV-1 برای به اشتراک گذاشتن رسپتور تاثیر بگذارد . در واقع، کارهای اخیر نشان می‌دهد، تولید اضافی لیگاند CCR5 به معنی محافظت طبیعی از HIV-1 است. CD4 به نوبه خود در زمان بیان داخل سلولی برای مهار آلودگی HIV-1 نیز استفاده می‌شود. آنتی‌بادی‌های داخل سلولی مخصوص HIV-1 با Fv تک رشته‌ای (SFv) میتوانند پروتئین‌های HIV-1 را هدف قرار دهند و مسیر پروتئین‌های ضروری HIV-1 را به دور از بخش‌های زیر سلولی مورد نیاز تغییر دهند و به شکل HIV-1 gp120، Rev، Gag، Reverse transcriptase (RT) و اینتگراز عملکرد و پردازش چنان پروتئین‌های ضروری را مسدود می‌کنند.‌

استراتژی RNA

روش RNA شامل antisense، ریبوزوم‌ها، آپتامرها و decoyهای RNAها، RNA interference (RNAi) است.مولکول‌های antisense زمانیکه بصورت tat، rev و‌ اینتگراز مورد هدف ژن‌های HIV-1 مهم قرار می‌گیرند، در گروه‌های مختلف برای مهار HIV-1 در آزمایشگاه استفاده می‌شوند. 

Decoy های RNA، همولوگ‌های RNA، مثل TAR و‌RRE هستند که به پروتئین‌های ویروسی وصل می‌شوند و‌ با لیگاندهای بومی ضروری برای همانندسازی رقابت می‌کنند.

نسل دومی از ترنس‌ژن‌های antisenseهای مبتنی بر RNA، ریبوزوم و‌ مولکول‌های RNAی که RNA را در توالی‌های خاص جدا می‌کنند و aptamerها که هر دو HIV-1 را رد نقاط خاص هدف قرار می‌دهند مثل: tat, Rev, و Gag را رمزگذاری می‌کنند. 

پیشرفت اخیری که در این زمینه بوده است، استفاده از RNAi برای مهار HIV-1 است. با این حال استراتژی‌های RNAi با فرار جهش‌ها در بخش‌های مورد هدف در ژنوم ویروسی حتی بدون تغییر ضروری در پروتئین کدگذاری شده، گیر بیفتند. برخی ترنس‌ژن‌ها از بقیه موثرترند، اما بیان راهنماها در مقایسه با ترنس‌ژن‌های مفید مستقل و یا کلاس‌های ترانس‌ژن آسان نیست.

بسیاری از ترانس‌ژ‌‌ن‌ها با پروموتورهای متعدد و تنظیمات انتقال مورد استفاده قرار گرفته‌اند اما تعیین مقایسه کارایی آن‌ها دشوار است. حفاظت دربرابر HIV-1 در آزمایشگاه معمولا به دوز‌ها بستگی دارد: بسیاری از جهش‌های موثر در مقابل غلظت کم HIV-1 با چالش‌های سختی روبروست. در تحقیقات اندکی اثرات نسبی ترانس‌ژن‌های مشخص شده برای خاص را مقایسه می‌کنند ( مثل: Rt در مقابل IN، Rev و…) به همین ترتیب، در تعداد اندکی از گزارشات زمان‌بندی چالش‌ها متفاوتند (مثل تاثیر بر عفونت حاد در مقابل کنترل عفونت مزمن). مهمتر از همه نحوه تبدیل محافظت در برابر HIV-1 در شکل in vitro به in vivo بوده که نامعلوم است.

با این وجود برخی اصول کلی می‌تواند بیان شود، ترانس‌ژن‌هایی که دربرابر ژن‌های HIV کار می‌کنند( مانند ریبوزوم‌ها و RNAi)، مخصوصا در زمان عمل بر توالی‌های HIV شدیدا حفاظت شده بهترین کارایی را دارند، درحالیکه آن‌ها مستعد جهش فرار از HIVاند. ترکیب ترانس‌ژن‌ها که بخش‌های مختلف از چرخه تکثیر HIV-1 را هدف قرار می‌دهند به نظر می‌رسد بیشتر از ترانس‌ژن‌های مستقل کارایی داشته باشند. در نهایت چون ژن‌های سلولی خیلی راحت‌تر از ژن‌های ویروسی جهش می‌یابند، کوفاکتورهای سلولی مورد نیاز برای عفونت HIV احتمالا هدفی بهتر از ژن‌های HIV یا محصولات ژن‌اند. احتمالا رویکردهای ترکیبی برای ژن‌درمان ضد HIV همانند شیمی درمانی ضد HIV باشد.