ژن درمانی صرع ۲

ابزار انتقال ژن

موفقیت در ژن درمانی بستگی به اثربخشی ابزار انتقال ژن دارد و همچنان رویکرد مرجع، وکتورهای ویروسی‌اند. انواع وکتورهایی که تاکنون در مطالعات ژن‌درمانی صرع مورد استفاده قرار گرفته‌اند، شامل AAV، لنتی‌ویروس (LV) و ویروس هرپس سیمپلکس (HSV) بوده است، که می‌توانند هردوی سلول‌های تقسیم شده یا تقسیم نشده را منتقل کنند. استفاده از پروموترهای اختصاصی سلول اجازه انتقال ژن هدفمند به جمعیت‌های انتخاب شده از سلول‌های عصبی را می‌دهند. ولی رتروویروس‌ها در انتقال ژن برای سلول‌های عصبی مناسب نیستند، چون نیاز دارند سلول حتما میتوز شود.

هریک از سه وکتور انتخابی مزایای و معایبی خواهد داشت؛ 

همه‌ی وکتورهای ویروسی می‌توانند تحت اثر واکنش‌های ایمنی ذاتی به حضور وکتور قرار گیرند، که همراه با ایمنی ضدویروسی موجود از قبل، فرایندهای التهابی ایجاد شده توسط سیستم ایمنی و محدود کردن وکتور انتقالی، بیان ژن ایجاد می‌شود.

HSV اجازه بسته بندی حدود ۲۰ kb را می‌دهد و دارای تروپیسم قوی عصبی است. علاوه بر این،این وکتور قابلیت گسترش از طریق سیستم عصبی دارد و تزریق HSV منجر به توزیع گسترده انتقال ژن شده است. محدودیت اصلی استفاده از HSV سمیت سلولی و ایجاد پاسخ ایمنی سلولی است. گسترش ویروس HSV1 بدون helper، که در آن ژن‌های ویروسی دخیل در همانندسازی حذف شده‌اند، باعث کاهش سمیت عصبی وکتور می‌شود. اخیرا، توسعه بیشتر وکتورها شامل استفاده از پروموتورهای تیروزین هیدروکسیلاز مخصوص نورون است که به طرز موثری انتقال به یک جمعیت زیرمجموعه را محدود می‌کند. 

وکتورهای لنتی ویروسی پتانسیل ژن درمانی‌شان بستگی به توانایی‌شان در ادغام به کروموزوم میزبان  و‌ انتقال بسیاری از انواع سلول در مغز دارد، که بیان سطح بالای ترانس ژن پایدار را تسهیل می‌کند. هم‌چنین ظرفیت ایجاد کلونی بالا در حدود ۹ kb را دارند. لنتی ویروس‌ها از ویروس‌های نقص ایمنی پریمات‌ها یا غیرپریمات‌ها با وکتور ویروس‌ مبتنی بر نقص ایمنی انسانی (HIV) که تاکنون بیشترین پیشرفت را تجربه کرده‌اند، مشتق شده‌اند. با این حال، نگرانی‌های امنیتی من باب احتمال وقوع دوباره نوترکیبی و ایجاد ویروسی با توانایی همانندسازی وجود دارد، درنتیجه اقدامات ایمنی بیشتری در مقایسه با سایر وکتورهای ویروسی نیاز دارد. این اقدامات شامل حذف ژن‌های ویروسی از پلازمیدهای نوترکیب و معرفی ژن‌های موثر در مونتاژ کپسید در دو پلازمید مجزا برای کاهش احتمال نوترکیبی است. علاوه بر این، وکتورهایی که خودشان حذف می‌شوند، با حذف بخشی از پروموتور long terminal repeat (LTR) تولید شدند تا فعالیت رونویسی وکتور حین ادغام را از بین ببرند. پروموتورهای متعددی در لنتی‌ویروس‌ها مورد ارزیابی قرار گرفتند. زمانیکه برای گلیکوپروتئین ویروس stomatitis vesicular غریبه باشد، بیشتر پروموتورها به سمت نورون‌ها تروپیسم نشان می‌دهند، با این حال برخی پروموتورهای خاص چون سایتومگالو ویروس انسانی (hCMV) و CMV/b-actin انسانی (CAG) نیز گلیا را در فرکانس پایین‌تر گلیا را انتقال میدهند. از طرفی پروموتور سلولی اسیدی فیبریال گلیال انسانی (hGFAP) و پروموتور enolase خاص نورون (rNSE) تقریبا بیانشان به طور انحصاری محدود به گلایا و نورون است. وکتورهای لنتی ویروسی در درمان اختلالات عصبی مدل‌های حیوانی موثر بوده‌اند. بیان بیش از حد فاکتور رشد عصبی تحت اثر لنتی ویروس در نورون‌های کولینرژیک باعث بهبود سلول‌های عصبی بعد از ضایعه در موش صحرایی شده است. معرفی یک مداخله‌گر DNA با هدفگیری SOD1 انسانی در عضله موشی با بیان بیش از حد SOD1 انسانی جهش یافته‌ باعث افزایش بقای نورون‌های حرکتی و درنتیجه افزایش عمرشان می‌شود.

مقالات مرتبط:‌ ژن درمانی صرع

استفاده از وکتورهای AAV یا (rAVV) به علت انتقال ترانسژن به مغز و مشاهده عدم سمیت عمومی آن، عدم القای پاسخ ایمنی سلولی و انتقال موثر به مغز در مدل‌های انسانی، مورد توجه قرار گرفته است. تعداد زیادی از سروتایپ‌ها از پریمات‌های انسانی و غیرانسانی جدا شده‌اند، برخی از آن‌ها در وکتورهای نوترکیب کلون شده و قرار گرفته‌اند، یافته‌های مختلف نشان می‌دهد که تروپیسم‌های مختلفبرای انواع نورون‌ها و مناطق مختلف مغز وجود دارد. روش‌های مختلفی برای تولید تیترهای بالا و خالص آماده سازی شده است، بنابراین در حال حاضر سروتایپ‌های مختلف rAAV در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی تا این سطح خالص شوند. هنگامی که با تیترهای متوسط تا بالا به مغز تزریق شود، با برخی سروتایپ‌های AAV، بیان ترانسژن می‌تواند تا چندین میلی‌متر گسترش یابد. از جمله AAV1، AAV5 ، AAV7 ، AAV8. برخلاف آن، جراحی استرئوتاکتیک دقیق همراه با استفاده از یک سروتایپ‌ کم کارآمد (مثل rAAV2) وسیله‌ای برای انتقال هدفمند، مثل هیلوس و ناحیه CA1 هیپوکامپ است. 

سروتایپ‌های rAAV که تا به امروز مشخص شده‌اند، دارای تروپیسم عصبی اولیه بوده، بنابراین برای ژن درمانی اختلالاتی که نیاز به انتقال سلول‌های گلیال دارند، مطلوب نیست. با این حال، ممکن است در میان تعداد زیادی از سروتایپ‌هایی کلون شده‌اند، تعدادی با تروپیسم گلیال یافت می‌شود. با این حال، کماکان نیاز به تولید وکتور است و شامل بهبود cassetteهای بیان است که دارای محدودیت بسته بندی تقریبا ۴.۷ kb و ویژگی دیگر پروموتور‌های اختصاصی سلولی برای محدود کردن بیان به زیر رده‌های خاصی از نورون‌ها است. به دلیل ماهیت لامینار هیپوکامپ با لایه‌ها متعدد نورونی در مجاورت یکدیگر که دارای عملکرد‌های مختلف نسبت به اپیلپتوژنسیس هستند، برای ژن درمانی صرع دارای اهمیت خاصی خواهند بود. پروموتورهای متعددی همراه rAAV برای محدود ساختن بیان به زیر رده‌های نورون‌ها، مثل نورون‌های با غلظت بالای هورمون ملانین (MCH) در هیپوتالاموس، پروموتورها هنوز جدا نشده‌اند پس بیان زیرمجموعه‌های نورونی در هیپوکامپ، از جمله نورون‌های GABAergic در هیلوس یا نورون‌های اصلی در جیروس دندانه‌دار محدود می‌کنند. به علت فعالیت پروموتور در تکرار ترمینال معکوس، این چالش دشواری برای وکتورهای rAAV است. ایمن‌سازی با AAV قبل از تزریق داخل مغزی باعث تولید آنتی بادی‌های درحال گردش می‌شود، که در برخی موارد، در صورتی که تیتر آنتی‌بادی‌های خنثی کننده به اندازه کافی بالا باشد، انتقال وکتور AAV را محدود می‌کند. بنابراین در افراد بیمار پتانسیل خنثی نمودن rAAV با آنتی‌بادی‌های موجود، وجود دارد. بدون تجزیه تحلیل مغز پس از مرگ، ارزیابی سطح بیان ترانسژن پس از ژن‌درمانی rAAV دشوار است، با این حال، در آزمایش‌های بالینی فاز یک برای بیماران پارکینسونی که شامل تزریق rAAV-GAD به داخل تحت تالاموس است، هیچ ارتباطی بین آنتی‌بادی‌های خنثی کننده موجود و بهبود نمرات عملکرد بالینی نبود.