Chương 10 liệu pháp gene

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Khoa Công nghệ sinh học LIỆU PHÁP GENE TS Nguyễn Hữu Đức Giảng viên (GENE THERAPY) Trần Thị Ngọc Bích 580878 Đỗ Thị Thanh Mai 580921 Phạm Thị Quế Như 581028 Lê Thị Thúy 580954 Sinh viên Nội dung Vector Giới thiệu liệu pháp gene Khái niệm Cơ chế Tế bào Vector có mục tiêu chất virus Chiến lược liệu pháp gene Lịch sử Retrovirus (Rv) Adenovirus (Ad) nghiên cứu I Giới thiệu I.1 Khái niệm Liệu Liệu pháp pháp gene gene  Gene Gene therapy therapy Gene Gene liệu liệu pháp pháp Tiếng Anh Tiếng Anh  Therapeutic Therapeutic gene gene  Là Là phương phương thức thức chữa chữa bệnh bệnh bằng kỹ kỹ thuật thuật thao thao tác tác trên gene gene Định nghĩa Định nghĩa  Là Là gene gene dùng dùng để để chữa chữa bệnh bệnh I Giới thiệu I.1 Khái niệm Tiến hành Tiến hành mô Thử nghiệm lâm sàng, Thuốc hình động vật điều trị bệnh phân tử GDNF GDNF Delivery Delivery Methods Methods Investigated Investigated in in Animal Animal Models Models of of Parkinson's Parkinson's Disease Disease (PD) (PD) Nguồn: https://www.rndsystems.com/resources/artices/gdnf-novel-treatment-parkinson%E2%80%99s-disease I Giới thiệu I.1 Khái niệm Liệu pháp gene Ứng dụng Ứng dụng Chữa trị trị Chữa SửaSửa chữa khiếm khuyết di truyền chữa khiếm khuyết di truyền ĐưaĐưa một genegene bìnhbình TiêuTiêu diệt diệt tế bào bệnhbệnh bằngbằng tế bào thường vào vào tế bào thường tế bào Ức chế sự Ức chế biểubiểu hiệnhiện của genegene ThayThay thế genegene mất chứcchức năngnăng bệnh bệnh bệnhbệnh Sửa Sửa chữachữa (không (không genegene tự sát tự sát thaythay thế) thế) gene gene hay hay hỏnghỏng bằngbằng các genegene sản xuất sản xuất kỹ thuật kỹ thuật chấtchất độc độc thaothao tác tác Chuyển genegene vào vào tế bào chứcchức Chuyển tế bào năngnăng →→ Tác Tác độngđộng lên hệ lênmiễn hệ miễn dịchdịch , tấn, công tác nhân công tác nhân gây gây bệnhbệnh ngoại lai lai ngoại trêntrên genegene LiệuLiệu pháppháp LiệuLiệu pháppháp ungung thư thư miễn dịchdịch miễn (cancer therapy) (cancer therapy) (immunotherapy) (immunotherapy) I Giới thiệu I.1 Khái niệm Liệu pháp gene http://www.radcliffecardiology.com/articles/use-gene-therapy-ablationatrial-fibrillation http://www.bbc.com/news/health-15446912 I Giới thiệu I.1 Khái niệm Liệu pháp gene I Giới thiệu I.2 Tế bào mục tiêu Tế bào sinh dưỡng Tế bào sinh dục Sinh trưởng, phát triển thể Sinh sản, trì nòi giống Làm mục tiêu chuyển gene Biến đổi hệ gene cá thể sinh sản từ Vai trò Mục đích sử dụng tế bào sinh dục - Tế bào lympho (lymphocyte) Tinh trùng Trứng Nguyên bào sợi (fibroblast) Loại tế bào thường dùng Tế bào gốc (Stem cells) Tế bào biểu bì (keratinocyte) … I Giới thiệu I.2 Tế bào mục tiêu Tế Tế bào bào sinh sinh dưỡng dưỡng Liệu pháp gene soma (Somatic Gene Therapy) Tiến hành năm 1990 Ashanti Desilva Suy giảm miễn dịch (SCID) khiếm khuyết gene adenosine deaminase (ADA) I Giới thiệu I.2 Tế bào mục tiêu Tế Tế bào bào sinh sinh dục dục Liệu pháp gene tế bào mầm (Germline Gene Therapy) Tiến hành năm 2001 30 trẻ chào đời công nghệ chuyển chất nhân (ooplasm) 10 Giới thiệu II.1.2 Vector Adenovirus (Ad) Hệ Hệ gene gene Hệ gene Adenovirus Vùng Vùng gene gene cuối cuối Gene Gene sớm sớm E E Gene Gene muộn muộn L L Tín Tín hiệu hiệu đóng đóng gói gói P P lật lật ngược ngược (ITR) (ITR) (early (early gene) gene) (late (late gene) gene) (packaging (packaging signal) signal) E1A E1A E1B E1B E2 E2 E3 E3 E4 E4 47 II.1.2 Vector Adenovirus (Ad) Giới thiệu Hệ Hệ gene gene Nằm đầu 5’ Vùng gene cuối lật ngược (IRT) Dài 100-1800 nucleotide Được phiên mã, dịch mã sau thời gian ngắn Gene sớm E (early gene) Tạo thành chuỗi polypeptide Mã hóa protein vỏ, lõi Gene muộn L (late gene) Tạo 11protein = vỏ + lõi gene 48 Cơ chế tác động II.1.2 Vector Adenovirus (Ad) Tồn dạng episome thời Cytoplasm: tiểu Adenovirus bám vào bề mặt tế bào phần virus Protein sợi Tín hiệu định vị Nhân: virus tháo vỏ gian dài → virus DNA- nhân đưa vào nhân histon 49 Sát nhập vào gene tế bào chủ Cơ chế tác động II.1.2 Vector Adenovirus (Ad) Phiên mã Phiên mã Xuất phát từ đầu DNA mạch thẳng Dịch mã Dịch mã Protein điều khiển phân tử phân tử mạch đơn mạch kép Tạo ban đầu Cuộn tròn Protein vỏ Tạo giai đoạn sau Trình tự IRT đầu phân tử mạch kép (từ đuôi 5’) 50 II.1.2 Vector Adenovirus (Ad) Thế hệ vector adenovirus Thế hệ thứ Thay trình tự 3kb E1 promoter + gene liệu pháp Các hệ sau Hủy bỏ E1, E2, E3, E4 51 II.1.2 Vector Adenovirus (Ad) Thế hệ vector adenovirus   Từ thận phôi người Luôn tồn tại, biểu gene E1A, E1B 52 Thế hệ II.1.2 Vector Adenovirus (Ad) Hủy bỏ E2 Các hệ Hủy bỏ • • vector adenovirus Cần dòng tế bào thể tốt E2 Sản phẩm: protein gắn DNA mạch đơn →Cần cho chép DNA, thể gene • • • Được sản xuất dòng tế bào 293 E3 không mã hóa cho gene cần thiết cho chép in vitro E3 giúp virus tránh đáp ứng miễn dịch tế bào chủ cách khóa MHC I E3 → Tăng cường trình diện kháng nguyên, đáp ứng miễn dịch tế bào chủ sau Hủy bỏ E4 • • • Cần dòng tế bào thể tốt E4 Giảm ổn định DNA adenoviruse in vivo Mất khả biểu promoter CMV gan 53 Vector virus II.1.2 Vector Adenovirus (Ad) Tạo virus tách hết protein suy nhược Thay tất trình tự mã hóa cho protein gene liệu pháp Mục đích: promoter Ngăn cản việc tạo >[...]... lược liệu pháp gene Thu nhận những tế bào từ cơ thể → Chuyển gene liệu pháp Phân loại Phân loại chiến lược chiến lược liệu pháp liệu pháp gene gene ex vivo → Cấy lại cơ thể Tiêm trực tiếp những vector mang in vivo gene liệu pháp vào máu Chỉ có ý nghĩa với mục tiêu là tế bào sinh dưỡng in situ Đưa trực tiếp vector mang gene liệu pháp vào mô 11 I Giới thiệu I.3 Chiến lược liệu pháp gene I.3.1 Liệu pháp. .. in vivo Đưa trực tiếp gene liệu pháp vào trong tế bào của mô riêng biệt trên cá thể bị bệnh 12 I Giới thiệu I.3 Chiến lược liệu pháp gene I.3.1 Liệu pháp ex vivo 13 I Giới thiệu I.4 Lịch sử nghiên cứu • Thuật Thuật ngữ ngữ “phẫu “phẫu thuật thuật gene gene (gene (gene surgery): surgery): liệu liệu pháp pháp chữa chữa trị trị các các bệnh bệnh di di truyền truyền (do (do gene gene hỏng hỏng Nửa cuối... gây gây ra) ra) kỷ XX Ý Ý tưởng: tưởng: cắt cắt bỏ, bỏ, sửa sửa chữa chữa gene gene hỏng, hỏng, thay thay thế thế cấy cấy gene gene lành lành vào vào cơ cơ thể thể • • Nhóm Nhóm nhà nhà khoa khoa học học thuộc thuộc Đại Đại học học Y Y Bayler Bayler ở ở Houston, Houston, Texa: Texa: thử thử nghiệm nghiệm liệu liệu pháp pháp gene gene chữa chữa bệnh bệnh Lesch Lesch – – Nyhan Nyhan (khiếm (khiếm khuyết... trị bằng bằng liệu liệu pháp pháp gene gene • Lý Lý do: do: sự sự đáp đáp ứng ứng miễn miễn dịch dịch trầm trầm trọng trọng với với vật vật mang mang gene gene –– adenoviruse, adenoviruse, cơ cơ thể thể coi coi vector vector này này là là kháng kháng nguyên nguyên mạnh mạnh 14 I.4 Lịch sử nghiên cứu I Giới thiệu • • Bác Bác sĩ sĩ French French chữa chữa thành thành công công cho cho 10 10 trẻ trẻ mắc... nghĩa liệu pháp gene Suy thoái cơ Gaucher HIV DMD Ung thư hemophilia Điều Điều trị trị nhiều nhiều bệnh bệnh Các Các gene gene gây gây bệnh bệnh được được xác xác định định khá khá ít ít Hạn chế Chỉ Chỉ có có số số ít ít sản sản phầm phầm được được nghiên nghiên cứu, cứu, phát phát triển triển Một Một số số bệnh bệnh di di truyền truyền phức phức hợp hợp Có Có trường trường hợp hợp gene gene liệu liệu pháp. .. http://www.nature.com/nbt/journal/v29/n2/full/nbt.1769.html?message-global=remove 17 II Vector dùng trong liệu pháp gene Nguyên lý Chuyển Chuyển một một gene gene mã mã hóa hóa cho cho protein protein chức chức năng năng hay hay một một thực thực thể thể sinh sinh học học nào nào đó đó vào vào tế tế bào bào Mục Mục đích: đích: Thay Thay đổi đổi sự sự biểu biểu hiện hiện của của gene gene nội nội sinh sinh 18 II Vector dùng trong liệu pháp gene Tiêu chí chọn vector Tế bào... động gene chủ Một số virus thường gặp 24 II.1.1 II.1.1 Vector Vector retrovirus retrovirus (Rv) (Rv) Đặc điểm Cơ chế tác động Rủi ro khi sử dụng 25 II.1.1 II.1.1 Vector Vector retrovirus retrovirus (Rv) (Rv) Đặc Đặc điểm điểm Cấu tạo ngoài 1 Đường kính trung bình: 100 nm 2 Có1 vỏ, chứa glycoprotein Bộ gene 1 Chứa 2 bản sao của RNA đơn dương dài 5-10kb 2 Nhận gắn gene chuyển (transgene) khoảng 8kb 3 Bộ gene. .. 1980 • Tiến Tiến hành: hành: tiêm tiêm gene gene mã mã hóa hóa enzyme enzyme đặc đặc biệt biệt vào vào trong trong một một nhóm nhóm tế tế bào bào (giả (giả thiết thiết gene gene này này sẽ sẽ sửa sửa chữa chữa các các sai sai hỏng hỏng gây gây nên nên bệnh) bệnh) • Jesse Jesse Gelsinger Gelsinger bị bị OTC OTC (bệnh (bệnh do do khiếm khiếm khuyết khuyết gene gene sản sản xuất xuất enzyme enzyme ornithine... liệu pháp pháp cần cần đưa đưa chính chính xác xác vào vào mô mô chuyên chuyên biệt biệt Nhiều Nhiều bệnh bệnh di di truyền truyền hiếm hiếm gặp gặp →Phát →Phát triển triển thuốc thuốc không không mang mang lợi lợi ích ích kinh kinh tế tế 16 II Vector dùng trong liệu pháp gene Breakdown of vectors used in gene therapy trials Phân loại Nguyên lý Tiêu chí chọn vector (Source: The Journal of Gene Medicine,... →Nhiều mô gặp khó khăn khi các tế bào đã biệt hóa, không tăng sinh được  Vector retroviruse thường được sử dụng trong liệu pháp gen ex  Trong liệu pháp in vivo: biến nạp vào các tế bào vivo (thu nhận những tế bào từ cơ thể người bệnh, chuyển gen không phân chia Nghiên cứu sử dụng virus liệu pháp, chọn lọc tế bào chuyển gen thành công và cấy trở lại HIV làm vector vì chúng có khả năng tải nạp cơ thể) vào