GEN TEDAVİSİ VE SON GELİŞMELER

Transkript

1 GEN TEDAVİSİ VE SON GELİŞMELER

2 GEN NEDİR?

3 GEN TEDAVİSİ NEDİR? Gen tedavisi, genetik hastalıkların iyileştirilmesi amacıyla hastaya DNA aktarımı yapılmasıdır. Peki bu eklenen yeni DNA nasıl bir etkiye sahip? Genetik hastalıkların iyileştirilmesinde nasıl bir etkiye sahip? Hastaya aktarılan yeni DNA, genellikle hastalığa yol açan mutasyonun etkilerini düzeltme işlevine sahip genler içerir.

4 Eksik genlerin yerine konması, eksik veya yanlış çalışan genlerin susturulması ve bazı genlerin işlevlerinin değiştirilmesi. GEN AKTARIMINDAN NE ÇIKARIYORUZ? Nükleotid dizilerinin aktarılması.

5 BOZUK GENİ YENİ BİR GEN İLE TEDAVİ ETME! O halde kısaca şunu diyebiliriz ki gen tedavisi ile mutasyona uğramış olan geni biz yeni bir DNA aktarması ile bu DNA nın bölümlerini kullanarak bu bölümler de gen oluyor- tedavi etme ya da hastalığı oluşmadan önce engellemektir. BU TEKNİK İLK OLARAK NE ZAMAN GELİŞTİRİLDİ VE NE KADAR ETKİLİYDİ? Bu teknik ilk olarak 1972 de geliştirildi, fakat şimdiye dek insan hastalıklarının tedavisinde çok sınırlı bir başarıya sahipti.

6 GEN TEDAVISINDE KULLANILAN YÖNTEMLER İnsersiyon : genellikle viral vektörler aracılığıyla normal rastgele olarak hücre genomuna entegrasyonudur. Yer değişimi : normal genin homolog rekombinasyon ile istenen, belli bir lokusa yerleşmesini sağlar. Bu yöntemin gerçekleşme olasılığı çok düşüktür. Tamir : anormal genin ters mutasyon ile tedavisidir. Gen eklemesi : normal durumlarda hücrede bulunmayan ve eksprese olmayan genin istenilen zaman ve istenilen hücrede ifadesini sağlamak için uygun hücreye transferidir.

7 GEN TEDAVİSİNİN ANA KATEGORİLERİ Uygulanacak hücre türüne göre farklı gen tedavisi yaklaşımları vardır. Bunlar; a. Eşey Hücresi Gen Tedavisi b. Somatik Hücre Gen Tedavisi

8 EŞEY HÜCRESI GEN TEDAVISI Eşey hücre gen tedavisinin amacı tedavi edici geni hem vücut hem de eşey hücrelerine aktarmaktır. Sonuç olarak hem kişinin hastalığı ortadan kaldırılmış olacak hem de düzeltilmiş genotipe sahip gametler oluşturarak sağlıklı nesiller elde edilecektir.

9 Eşey hücresi gen tedavisi yöntemi, vücudun tüm hücrelerini oluşturabilen erken dönem embriyo, gamet ve zigotta yapılan genetik değişikliklerle uygulandığı için bu değişiklikler gelecek nesillere aktarılabilir. Bu yüzden etik, bilimsel ve politik konularda önemli tartışmalara yol açabilir. Eşey hücresi gen tedavisi günümüzde insan deneylerinde uygulanamaz; ancak laboratuvar düzeyinde genetik hastalıklar için hayvan modelleri oluşturularak kullanılabilir..

10 1-Totipotent embriyonik hücre izolasyonu, 2-Embriyonun genetik yapısının belirlenmesi, 3-Embriyonik kök hücrelerin kültüre edilmesi, 4-Embriyonik hücrelere genetik materyalin transferi, 5- Stabil bir şekilde transfekte edilmiş geni alan hücrelerin seçimi, 6- Hedef geni genomunda integre olmuş hücrelerin seçilmesi 7- İşaretleyici kaldırılması: Genellikle transfekte olmuş hücreleri seçmek için normal genin yanında antibiyotik direnç genleri gibi işaretleyici genler de kullanılır. Bu genler, kromozomda yanlarındaki genlerin ifadesinde değişimlere yol açar ve gelecek nesillere aktarılabilir. Bu yüzden onların kaldırması gerekir. Bu işaretli genler, genellikle bir antibiyotik direnç genidir. Bu şekilde, bu genler çıkartılarak, hedeflenmiş sekans değişikliği dışında genom değiştirilmeden bırakılabilir. Bunun için hücrelerin yeniden kültüre edilmesi ve başka bir ilaç seçimi yapılması gerekmektedir. 8- Genomik bütünlüğü teyit etmek: Genetik mutasyonlar uzun süreli kültür sırasında oluşabilir ve homolog rekombinasyon ile tedavi edilmiş bölgelerde sıklıkla hafif mutasyonların olduğuna dair bazı kanıtlar vardır19. Bu nedenle genom, istenmeyen başka bir mutasyon için kontrol edilmeli. 9- Nükleus transferi 10- Anneye reimplantasyon: Embriyo kaybı yaklaşık %98 dir ve in vitro olarak insan fertilizasyonu için sınırlayıcı bir faktördür. Sadece in vitro fertilizasyon, tedavi gören çiftlerin yaklaşık %15 inde başarılı bir gebelik sağlamıştır.başarı şansını artırmak için, birden fazla embriyo aynı anda reimplante edilebilir ve eğer 9. adımda elde edilen embriyoların birden fazlası rahime tutunur ve gelişimini tamamlarsa tek yumurta ikizi ya da üçüzlerine neden olacaktır.

11 SOMATİK HÜCRE GEN TEDAVİSİ Somatik hücre gen tedavisi uygulamasında, tedavi edici gen somatik hücrelere transfer edilir. Hastanın kemik iliği, kan ve deri hücrelerine gen transferi, vücut hücresi gen tedavisi kategorisinde yer alır. Sonuçta genler düzeyinde yapılan değişiklikleri ve gen tedavisinin farklı etkileri sadece vücut hücreleri düzeyinde kalır; eşey hücrelerine ve ardından gelecek nesillere aktarılmaz

12 VEKTÖRLER Hedef hücrelere tedavi edici geni sunmak için kullanılan taşıyıcılara vektör denmektedir. Gen tedavisi başarısı büyük ölçüde gen parçasını aktarabilen vektöre bağlıdır.

13 İdeal Vektörün Özellikleri - DNA parçalarını aktarabilmesi için yeterli kapasiteye sahip olmalı, - Kolaylıkla yüksek konsantrasyona ulaşabilmeli, - Hedef dokuya spesifik olmalı, - Stabil olmalı, - İmmun yanıt oluşturmamalı, toksik olmamalı, - Etkinliği yüksek olmalı, - Uzun süreli gen ifadesi sağlamalı.

14 Şu ana kadar, bu özelliklerin tümüne sahip olan mükemmel bir vektör bulunmamıştır. Hasta doku özellikleri ve bozuk genin büyüklüğüne göre her hastalık için özel bir vektör tasarlamak gerekir. Çünkü her vektör, belli ölçülerde, dışardan verilen DNA parçasını taşıyabilir.

15 TRANSFEKSİYON YÖNTEMLERİ Dışarıdan verilen tedavi edici gen parçacıkları çeşitli yöntemler ile tedavi edilecek hücrelere aktarılabilir. Bu stratejiler 2 ana kategoride yer alır; fizikokimyasal yöntemler ve biyolojik yöntemler. Fizikokimyasal yöntemler, DNA'nın doğrudan hücreye enjeksiyonudur. Örneğin elektroporasyon, gen tabancası (balistik gen enjeksiyonu), sonoporasyon Elektroporasyon Hücreleri veya dokuları kısa süreli yüksek güçte bir elektriksel alan uygulayarak, hücre zarında DNA'nın geçebileceği nanometre boyutunda geçici gözenekler açılması mantığına dayanan gen aktarımı işlemi.

16 İkinci grup ise biyolojik yöntemlerin kullanımıdır. Biyolojik gen aktarılması için genellikle virüsler veya plazmidler kullanılır. En yaygın kullanılan biyolojik vektörler viral vektörlerdir. Virüslerin hastalığa yol açan gen parçalarının yerine, hastaları iyileştirme amacıyla rekombinant genler yerleştirir. Adeno-assosiye virüs, retrovirüs, adenovirüs ve herpesvirüs vektörleri en sık kullanılan viral vektörlerdendir.

17 RETROVİRÜS GENOMUNUN YAPISI (A) VE RETROVİRÜS VEKTÖRÜN ÜRETİLMESİNDEKİ BASAMAKLAR (B)

18 KLİNİK GEN TEDAVİSİ DENENEN BAŞLICA HASTALIKLAR

19 KANSER TEDAVİSİNDE GEN TERAPİSİ KANSER NEDİR? KANSER MEKANİZMASINDA 3 ÖNEMLİ HÜCRE GRUBU? KANSER HÜCRELERİNİN ÖZELLİKLERİ? KANSER TEDAVİSİNDE KULLANILAN GELENEKSEL YÖNTEMLER? KANSER TEDAVİSİNDE GEN TERAPİSİ?

20 KANSER NEDİR? Kanser, bir organizmadaki hücrelerin kontrolsüz bir şekilde bölünmesi, çoğalması ve birikmesidir. Tek bir organı etkileyebildiği gibi uzaktaki organlara da yayılarak etkisini gösterebilir.

21

22 KANSER MEKANİZMASINDA 3 ÖNEMLİ HÜCRE GRUBU Hücrelerin bölünmesi ve kontrolü genlerin kontrolü altında olduğundan kanser temel olarak genlerle ilişkili olan bir hastalıktır. Genlerde meydana gelen hasar veya işlevsel değişiklik, genin ürünü olan proteinlerin eksik veya hatalı üretilmesine yol açar. Kanserin oluşumunda en büyük role sahip olan 3 gen grubu bulunmaktadır. Bunlar onkogenler, tümör baskılayıcı genler ve DNA tamir genleridir.

23 KANSER MEKANİZMASINDA 3 ÖNEMLİ HÜCRE GRUBU Onkogenler Tümör Baskılayıcı Genler DNA Tamir Genleri Hücre büyümesini ve farklılaşmasını sağlayan normal genler olan protoonkogenler, mutasyonlar, sonucu etkin hale geçip onkogen haline dönüşebilirler. (RAS, Erk, MYC genleri) Hücrenin bölünmesini ve çoğalmasını kontrol eden, hasar durumunda DNA tamirini başlatan, tamir girişiminin başarısız olması durumunda apoptozu tetikleyen gen gruplarıdır. (TP53 geni) Hasarlı DNA yı tamir etmek üzere gerekli proteinleri o bölgeye çeken ve böylece genin işlevinin yeniden kazanılmasını sağlayan DNA tamir genleridir. (BRCA geni)

24 KANSER MEKANİZMASI

25 KANSER HÜCRELERİNİN ÖZELLİKLERİ? Hücre yüzeyindeki almaçlar daha sık sinyal alırlar Yandaki hücreye temas sonrası bölünmeyi durdurmaz,büyümeye ve çoğalmaya devam ederler Yeni damar sistemleri oluşturabilirler Şekeri(glikozu) normal hücrelere oranla yaklaşık 100 kat fazla kullanırlar Apoptozdan kaçabilirler Metastaz yapabilirler.

26 KANSER TEDAVİSİNDE KULLANILAN GELENEKSEL YÖNTEMLER Radyoterapi; kanserli hücreleri iyonizan ışınlar kullanarak öldürmeye dayanan bir tedavi yöntemidir. Kemoterapi; antikanser ilaçları kullanarak yapılan tedavi. Cerrahi yöntemler; metastaz olmayan durumlarda kanserli dokunun vücuttan çıkarılması. Hormon terapisi Biyolojik yöntemler

27 KANSER TEDAVİSİNDE GEN TERAPİSİ Kanser gen tedavisinin amacı, genlerde değişiklik yaparak sağlıklı hücrelere zarar vermeden kanser hücrelerini vücuttan yok etmektir.

28 1) GEN ARTIRMA TEDAVİSİ TP53 tümör baskılayıcı gen (işlevsiz) mutasyon sonucu normalde ürettiği P53 proteinini üretemez. TP53 geni mutant olan hastalara, TP53 geni içeren DNA yerleştirilir. İşlevsiz genin olduğu hücreye, işlevli gen yerleştirilince, hücre normal işler.

29 2)GEN AZALTMA/BASKILAMA TEDAVİSİ RAS geninde mutasyon oluşması veya kalıtılması sonucu hücre bölünmesinde artma, hücre ölümünde azalma görülür. Yani RAS geninin işlevi gen terapisiyle baskılanabilir. Onkogenin (hücre büyümesini uyaran genin) etkinliği durdurularak, hücre büyümesinin sürdürülmesi engellenebilir ve kanserin ilerleyişi durdurulabilir.

30 3) BELİRLİ HÜCRELERİN ÖLDÜRÜLMESİ Bunu gerçekleştirmek için hastalıklı hücreye intihar geni yerleştirilebilir veya işaretleyici gen yerleştirilebilir. İlki yapıldığında hücre kendi kendini zehirleyerek öldürür; ikincisinde ise hücre bağışıklık sistemi tarafından yok edilir.

31 GEN TEDAVİSİNDE SON GELİŞMELER İnsanlık tarihinde ilk defa, bir genetik hastalığın tedavisi, direkt hastanın bedeninin içinde genetik kodu düzeltilerek, iyileşmesi sağlandı. Daha önceki deneylerde, hastadan alınan genler, laboratuvarlar şartlarında düzeltildikten sonra hastaya naklediliyordu. Genlerin önemli bir bölümü ya düzeltilmeden nakledildiğinden ya da hedeflenen bölgeye ulaşamadığından, insanlar üzerinde istenen sonuçlar elde edilemiyordu.

32

33 ZFN (CİVA PARMAKLI NÜKLEAZ) YÖNTEMİYLE GEN DÜZELTİMİ Deneyi gerçekleştiren Kaliforniya merkezli Sangamo Therapeutics laboratuvarı, DNA da istenilen değişiklikleri daha hatasız yapan ZFN metodunu kullandı. Bu metot da, hastanın kolundan damarına, milyarlarca düzeltilmiş gen ve vücudundaki hatalı DNA zincirini kesecek moleküler makaslar enjekte edildi. Bu yapılar, özel bir virüs tarafından hastanın karaciğerine taşındı. Karaciğerde moleküler makaslar, hatalı DNA sarmalını keserek yerine düzeltilmiş yeni geni yerleştirdi.

34 Geçtiğimiz günlerde tamamlanan tedavi sonunda, 44 yaşındaki Brian Madeux adlı Hunter sendromlu hasta, bu sayede kısmen iyileşmiş oldu. İyileşme seviyesinin ilk test sonuçları bir ay, tamamen iyileşip iyileşmediği ise üç ay içinde belli olmuş olacak.

35 HUNTER SENDROMU Hunter sendromu, 162 bin insanda bir ve daha çok erkeklerde görülen genetik bir hastalık. Bedenin, bir enzimi karaciğerde parçalayamaması sonucu hastada, zeka gerilemesi, öğrenme zorluğu, konuşma güçlüğü, yürüyememe gibi temel belirtilerle ortaya çıkarak, çok erken yaşta ölümle sonuçlanmaktadır. Dünyada bilinen bir tedavisi olmamasına rağmen sadece bazı enzimlerin parçalanmasını sağlayarak hastalığı yavaşlatan yöntemler mevcut. En çok kullanılan tedavi yönteminde ise, vücudun üretemediği bazı enzimler, çeşitli dozlarda verilebilmesine rağmen, bu tedavinin yıllık maliyeti de, 400 bin TL ile 1 milyon 600 bin TL arasında değişmekte ve beyindeki hasarları da durduramamaktadır.

36 GEN TERAPİSİNİN YAN ETKİLERİ Gen düzeltimi, şu anda sadece belli hastalıklara uygulanabiliyor. Bir çok deneyde, gen düzeltimi yapıldığında, iyileşmenin çok kısa süreli olduğu gözlemlenmiş. Ancak buradaki en temel problem, vücuda enjekte edilen düzeltilmiş genlerin, istenen organ veya bölgeye ulaşmak yerine sapması ve sağlıklı organları etkileyerek işlevsiz hale getirme riski!

37 Diğer bir tehlikeli yan etkisi de, tedavi edecek genleri taşıyan virüslere, vücudun bağışıklık sisteminin devreye girerek saldırması! 1999 yılında 18 yaşındaki Jesse Gelsinger, benzer bir gen terapisi sırasında bu nedenle ölmüştü. Deneyi gerçekleştiren Sangamo Therapeutics, aynı riskle karşılaşmamak için farklı bir virüs kullanıldı. Bazı durumlarda da yeni eklenen DNA yı, vücudun kabul etmeyerek, zincirleme olarak başka bölgelerdeki DNA ların da kodlarının değişerek, yepyeni hastalıklar türettiği gözlemlenmiş! Daha önce, balon çocuk hastalığında, gen terapisi uygulanan çocuklarda kan kanseri gelişmişti!

38

39 KAYNAKLAR: D REVIEW- BAYKARA.pdf?fbclid=IwAR1iR25PjsxgYcUhkGq 97rU8z5qeP1j1nQ75c6c8ISpL0p2JLZKN5aQ6 Kos

40 Soru 1) Aşağıdakilerden hangisi gen tedavisinde kullanılan yöntemlerden biri değildir? A)Yer değişimi B)Gen eklemesi C)İnsersiyon D)Aşı E)Tamir Cevap : D

41 Soru 2) Tüm kanserlerin ortak özelliği hücrelerin kontrolsüz bölünme yeteneğine sahip olmalarıdır. Bu özelliğe göre geleneksel kanser tedavisi yöntemleri geliştirilmiştir. Geleneksel yöntemlerde sağlıklı hücrelerin de öldürülmesi bu tedavilerin dezavantajlarindandır. Aşağıdakilerden hangisi bu dezavantaja sahip olan bir yöntemdir? A) İşlevsiz olan bir genin olmadığı hücreye işlevli geni aktarmak B) Kontrolsüz bölünen hücreleri antikanser ilaçlarıyla yok etmek C) Hasarlı olan genin fazla protein üretmesini engellemek D) Kontrolsüz bölünen hücrelerin kendilerini öldürmelerini sağlamak E) Kontrolsüz bölünen hücrelerin bağışıklık sistemi tarafından öldürülmesini sağlamak. Cevap:B

42 Soru 3) Hangisi fizikokimyasal yöntemlerden biri değildir? A) Elektoporosyon B) Gen tabancası C) Sonoporasyon D) Lipozom E) Retrovirüs Cevap:E

43 SORU 4 ) Aşağıdakilerden hangisi ZFN(CİVA PARMAKLI NÜKLEAZ) yöntemiyle ilgili doğru bir önerme değildir? A) Hastanın kolundan damarına düzeltilmiş gen aktarımı B) Hastanın vücudundaki hatalı DNA zincirini kesilerek moleküler makas elde edilmesi C) DNA sarmalının kesilerek akciğere enjekte edilmesi D) Özel virüs tarafından oluşturulan yapının karaciğere taşınması E) DNA sarmalını keserek düzeltilmiş genin yerleştirilmesi Cevap:C

44 HAZIRLAYANLAR: Gizem OKUYUCU Betül KOÇ Kübra YANGIN İLKNUR OKAY