Liệu pháp gen (Gene therapy – GT) là phương pháp chữa bệnh bằng các đưa các gen cần thiết (gen liệu pháp) nhằm mục đích chữa bệnh cho con người Gen liệu pháp (Therapeutic gene) là các gen có các chức năng sử dụng vào điều trị bệnh cho con người. Mỗi loại gen liệu pháp có các đặc điểm và chức năng riêng. Gen liệu pháp có thể là: Các gen lành đưa vào cơ thể sống để thay thế các gen hỏng tương ứng nhằm khôi phục lại chức năng gen Các gen mã hóa cho một loại protein đặc hiệu. Khi đưa gen đó vào cơ thể sẽ tổng hợp protein để ức chế, kìm hãm gen khác gây bệnh, hoặc kìm hãm sự tăng sinh của tế bào, hoặc có thể gây chết tế bào bệnh Gen ức chế các gen gây bệnh Các đoạn oligonucleotide có tác dụng kìm hãm sự hoạt động của các gen bị đột biến trong tế bào Vào ngày 1491990, nhóm nghiên cứu tại học viện sức khỏe quốc gia Mỹ (U.S.National Instituse of Helth) đã tiến hành chuỗi thử nghiệm liệu pháp gen đầu tiên cho bé Ashanti Desilva 4 tuổi. Sinh ra với căn bệnh di truyền hiểm nghèo có tên là severe combined immune deficiency SCDI, cô bé thiếu hệ thống miễn dịch và có thể bị tổn thương khi mắc phải bất kỳ mầm bệnh nào. Trẻ em mắc bệnh này thường không chống lại được sự lây nhiễm của bệnh tật và rất khó sống đến tuổi trưởng thành, tuổi thơ của chúng luôn mắc bệnh tật. Ashanti được lập một hành lang bảo vệ xung quanh, không tiếp xúc với những người ngoài gia đình, trong môi trường vô trùng tại nhà và được điều trị thường xuyên với kháng sinh liều cao. Trong thủ tục liệu pháp gen của Ashanti, bác sĩ đã tách các tế bào máu trắng ra khỏi cơ thể cô ta, cho chúng phát triển trong phòng thí nghiệm, gắn gen thiếu vào các tế bào này và sau đó chuyển các tế bào đã được biến đổi di truyền trở lại máu của bệnh nhân. Những kiểm tra trong phòng thí nghiệm đã cho thấy liệu pháp này đã làm tăng hệ thống miễn dịch của Ashanti, cô ta không bị cảm lạnh trở lại, có thể đến trường và đã miễn dịch với chứng ho. Thủ tục này không phải là một phương thuốc, những tế bào máu trắng được xử lý về mặt di truyền chỉ làm việc trong một vài tháng và quá trình này phải lặp lại.
LIỆU PHÁP GEN – GENE THERAPY Thái Nguyên-05,2008 KHÁI NIỆM Liệu pháp gen (Gene therapy – GT) phương pháp chữa bệnh đưa gen cần thiết (gen liệu pháp) nhằm mục đích chữa bệnh cho người Gen liệu pháp (Therapeutic gene) gen có chức sử dụng vào điều trị bệnh cho người Mỗi loại gen liệu pháp có đặc điểm chức riêng Gen liệu pháp là: - Các gen lành đưa vào thể sống để thay gen hỏng tương ứng nhằm khôi phục lại chức gen - Các gen mã hóa cho loại protein đặc hiệu Khi đưa gen vào thể tổng hợp protein để ức chế, kìm hãm gen khác gây bệnh, kìm hãm tăng sinh tế bào, gây chết tế bào bệnh - Gen ức chế gen gây bệnh - Các đoạn oligonucleotide có tác dụng kìm hãm hoạt động gen bị đột biến tế bào Sơ đồ tóm tắt liệu pháp gen History of Gene Therapy 60’s first ideas of using genes therapeutically 50’s- 70’s gene transfer developed 70’s- 80’s recombinant DNA technology 1990 first GT in humans 2001 596 GT clinical trials (3464 patients) Vào ngày 14-9-1990, nhóm nghiên cứu học viện sức khỏe quốc gia Mỹ (U.S.National Instituse of Helth) tiến hành chuỗi thử nghiệm liệu pháp gen cho bé Ashanti Desilva tuổi Sinh với bệnh di truyền hiểm nghèo có tên severe combined immune deficiency SCDI, cô bé thiếu hệ thống miễn dịch bị tổn thương mắc phải mầm bệnh Trẻ em mắc bệnh thường không chống lại lây nhiễm bệnh tật khó sống đến tuổi trưởng thành, tuổi thơ chúng mắc bệnh tật Ashanti lập hành lang bảo vệ xung quanh, không tiếp xúc với người ngồi gia đình, mơi trường vô trùng nhà điều trị thường xuyên với kháng sinh liều cao Trong thủ tục liệu pháp gen Ashanti, bác sĩ tách tế bào máu trắng khỏi thể cô ta, cho chúng phát triển phịng thí nghiệm, gắn gen thiếu vào tế bào sau chuyển tế bào biến đổi di truyền trở lại máu bệnh nhân Những kiểm tra phịng thí nghiệm cho thấy liệu pháp làm tăng hệ thống miễn dịch Ashanti, cô ta không bị cảm lạnh trở lại, đến trường miễn dịch với chứng ho Thủ tục phương thuốc, tế bào máu trắng xử lý mặt di truyền làm việc vài tháng trình phải lặp lại. Liệu pháp gen có hai nhóm phương pháp bản: - Liệu pháp gen tế bào soma: phương pháp điều trị thay sửa chữa gen hỏng, gen bệnh tế bào thể người - Liệu pháp gen giao tử phương pháp điều trị, sửa chữa thay gen hỏng cho giao tử (tinh trùng trứng) Nguyên tắc điều trị liệu pháp gen - Theo dõi hiểu biết cặn kẽ trình phát triển bệnh chế bệnh học, đặc biệt ý đến đặc tính di truyền bệnh gen hay đa gen - Hiểu biết cấu trúc chức gen gây bệnh vị trí có gen hệ gen Đồng thời hiểu rõ cấu trúc, chức gen liệu pháp - Dự đoán trước hiệu quả, áp dụng dự đốn có hiệu cao - Theo dõi kiểm tra chặt chẽ hoạt động biểu gen liệu pháp thử nghiệm động vật kiểm tra ĐƯMD thể động vật thử nghiệm - Cần phải thử nghiệm nhiều lần động vật có hiệu quả, áp dụng người - Kết hợp với biện pháp điều trị khác (Theo WHO) Một số chiến lược liệu pháp gen - Gene Therapy Strategies Gene replacement – Thay gen Gene Augmentation Therapy (GAT) – Tăng cường hiệu hoạt động gen Gene Correction (Chimeraplasty) – Sửa chữa gen Targeted killing of specific cells – Tiêu diệt tế bào đích Gene ablation - Ức chế biểu gen hỏng tế bào Các nguyên lý liệu pháp gen Mục đích liệu pháp gen đưa gen liệu pháp vào tế bào người để gắn vào vị trí cần thiết hệ gen người làm cho tế bào hoạt động bình thường Các bước tiến hành: - Tách dòng gen liệu pháp - Đưa vector mang gen liệu pháp vào thể người - Theo dõi hoạt động gen liệu pháp Các vector dùng liệu pháp gen Các đặc điểm vector liệu pháp: Ngoài đặc điểm vector chuyển gen, vector liệu pháp cịn có số đặc điểm riêng như: - Đưa gen vào tế bào, khơng có phản ứng phụ - Phải có tính linh hoạt với tế bào đích mơ đích Hiện có hai nhóm vector liệu pháp là: - Vector có chất virus: Retroviruses, Adenoviruses, Herpes simplex (HSV), Adeno-associated viruses (AAV) - Vector khơng có chất virus: Liposome, VectorADN trần, vector oligonucleotide 5.1 Vector virus Therapeutic Packaging gene Vector DNA Helper DNA wildtype virus essential viral genes replication proteins Packaging cell Based on Kay et al 2001 structural proteins Viral vector Sơ đị tóm tắt q trình xây dựng vector virus Mơ hình liệu pháp gen sử dụng vector virus Adenovirus AVV - Adeno-associated viruses Herpes Simplex Virus Liệu pháp gen sử dụng vector adenovirus Xây dựng vector adenovirus Xây dựng vector retrovirus 5.2 Vector khơng có chất virus DNA liposome complexes Liposomes Liposome-mediated Gene Transfer liposome complex DNA endocytosis membrane fusion nucleus Chuyển gen sử dụng HVJ liposome HVJ liposome gắn với thụ thể axit sialic bề mặt tế bào kết hợp với lipid màng lipid kép gây dung hợp tế bào Do dung hợp vỏ HVJ liposome với màng tế bào, DNA HVJ liposome đưa trực tiếp vào tế bào chất Non-viral DNA carriers: Naked plasmid DNA injection Promoter + gene of interest (P) (gene X) Gene X P cDNA Gene Therapy Principles AAV Nucleus Adenovirus Retrovirus/Lentivirus Naked DNA Target Cell Therapeutic Protein Problems with GT • Safety: – Toxicity – Immune response Efficacy: – Control of gene expression Summary • Gene Therapy is still in its infancy • Early promise and hope not fulfilled • Risks, including death, seen as a major issue • But, recent trials look more promising XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN ! ...1 KHÁI NIỆM Liệu pháp gen (Gene therapy – GT) phương pháp chữa bệnh đưa gen cần thiết (gen liệu pháp) nhằm mục đích chữa bệnh cho người Gen liệu pháp (Therapeutic gene) gen có chức sử dụng... biện pháp điều trị khác (Theo WHO) Một số chiến lược liệu pháp gen - Gene Therapy Strategies Gene replacement – Thay gen Gene Augmentation Therapy (GAT) – Tăng cường hiệu hoạt động gen Gene Correction... (Chimeraplasty) – Sửa chữa gen Targeted killing of specific cells – Tiêu diệt tế bào đích Gene ablation - Ức chế biểu gen hỏng tế bào Các nguyên lý liệu pháp gen Mục đích liệu pháp gen đưa gen liệu pháp