GEN TEDAVİSİ NEDİR, GEN TEDAVİSİ YÖNTEMLERİ ve GEN TEDAVİSİNDE KULLANILAN GEN AKTARIM YOLLARI

 Zeynep Anaz – Moleküler Biyoloji ve Genetik, Haliç Üniversitesi

GEN TEDAVİSİ NEDİR?

Hastalıkları tedavi etmek ya da engellemek için bir bireyin genlerinin ekspresyonunun değiştirilmesine gen tedavisi adı verilmektedir. Gen terapisi, genetik temeli olan rahatsızlıkların tedavisinde yeni yollar oluşturmak için kullanılan ve günümüzde tedavisi bulunmayan hastalıklar için umut veren bir metottur. Gen tedavisinde iki zorunlu ölçüt bulunmaktadır. Bunlardan biri belli bir rahatsızlığa sebep olan gen ya da genlerin bilinmesi diğeri bu genin bir laboratuvar ortamında elde edilmesidir.

Şekil 1: Gen tedavisi

Genetik hastalıktan etkilenen hücrelere gen tedavisi metotu ile kolay bir şekilde ulaşılabilmektedir. Örneğin hemofili, lösemi gibi kan hastalıkları, heterojen hücre topluluklarının olduğu organlar gen tedavisinin ana hedefleridir. Solunum sisteminin hücrelerine de kolay bir şekilde ulaşıldığından hedef alınan diğer dokudur.

İlaç tedavileri genetik hastalıklara ait belirtileri kontrol altına almakta etkili olmasına karşın tıbbi bir tedavinin istenilen sonucu hastalığın tümüyle tedavi edilmesidir. Bu durum gen tedavisinin amacıdır. Gen tedavisi kusurlu gen ya da genlerin sebep olduğu genetik hastalık şartlarının düzeltilmesi amacıyla tedavi edici nitelikteki genlerin hasta kişilerin hücreleri içine verilmesini kapsar. Gen tedavisinin ilk denemelerinde hastalığa sebep olan bir genin tedavi edici nitelikteki kopyalarının hücrelere dağıtılması ve bu şekilde hastalık geninin sebep olacağı semptomları ortadan kaldırılması hedefti. Ancak son zamanlarda hatalı genlerin önlenmesi ya da baskılanmasına yönelik yeni metotlar ve hatta hatalı genlerin hedeflenerek yok edilmesi yaklaşımları daha çok kullanılmaktadır.   

GEN TEDAVİSİ YÖNTEMLERİ

Gen tedavileri hücre tipine göre germ hücrelerine ve somatik hücrelerine yapılan tedaviler olmak üzere iki gruba ayrılabilir. 

1.Germ Hücrelerine Yapılan Gen Tedavisi

Germ hücrelerine yapılan gen tedavisi sonucundaki değişiklikler nesiller boyunca aktarılabilecek şekilde kalıcıdır. Gamet, zigot ve erken embriyo döneminde yapılan değişiklikler ile gerçekleşir. Mitokondri DNA’sı sitoplazmada olduğu için in vitro fertilizasyondan sonra bütün hücrelerin çekirdekleri izole edilir ve çekirdeği çıkartılmış olan donörün yumurta hücrelerine transfer edilir. (Günel Özcan, 2007) Çekirdek aktarımı olan bu metot teknik açıdan klonlama olmaktadır. 

Şekil 2: İn vitro fertilizasyon 

Şekil 3: Germ hücre gen tedavisinde uygulanan aşamalar

2.Somatik Hücreye Yapılan Gen Tedavisi

Somatik hücreye yapılan gen tedavisinde hedef hasta kişinin belirli hücreleri ya da dokularında hastalığı yok edecek biçimde genetik değişiklik gerçekleştirmektir. Somatik gen tedavisinde kişinin genomunda değişiklik olmakta fakat bu değişiklik gelecek nesillere aktarılmamaktadır. Günümüzde var olan bütün gen tedavisi girişimleri ve yöntemleri somatik hücreye yapılan gen tedavisinde ilerlemek esasına dayanır.

Somatik hücrelerde farklı yöntemlerle değişiklik yapılmaktadır. Bu gen tedavisi yaklaşımları, gen ilavesi, gen değişimi, gen ekspresyonunun baskılanması, özgün hücrelerin ölümünün gerçekleştirilmesi olmak üzere dört gruba ayrılmaktadır.

Gen ilavesi: Hatalı genin işlevsel kopyasının verilmesi hedeftir. Hücrede mutant gen bulunmaya devam etmektedir fakat hücreye fonksiyonel gen eklenmektedir. İşlev kaybına neden olan genetik rahatsızlıkların tedavisinde yarar sağlamaktadır. Örneğin kistik fibrozis bu yaklaşım için uygun rahatsızlıktır. Fakat kalıcı zararların olduğu hastalıklarda bu yaklaşım olumlu sonuç vermemektedir. Koroner arter hastalarında kan damalarının büyümesini sağlamak amacıyla VEGF gen aktarımı şeklinde gen tedavisi de yapılmaktadır.

Şekil 4: Koroner arter hastalığı

Gen değişimi: Bu yaklaşım daha zordur. Hedef, mutant geni işlevsel kopyası ile değiştirmek ya da mutasyonu yerinde düzeltmektir. Mutant genin oluşturduğu ürün hücreye hasar verir ve bunun sonucunda fonksiyon kaybı olur. Kaybedilen fonksiyonun tekrar kazanılması sonucu düzelebilecek genetik rahatsızlıklarda kullanılan bir yaklaşımdır.

Gen ekspresyonunun baskılanması: Bu yaklaşım daha çok enfeksiyon kaynaklı rahatsızlıkların tedavisinde kullanılmaktadır. Amaç patojenin işlevinin inhibe edilmesidir. Aynı zamanda kanserde aktif şekilde olan onkogenlerin baskılanmasında, otoimmün rahatsızlıklarda bu yaklaşım uygulanabilir.

Özgün hücrelerin ölümünün gerçekleştirilmesi: Bu yaklaşım kanser tedavisinde kullanılmaktadır. Toksik kemoterapötik ajan, toksik olmayan ön ilaç yani prodrug şeklinde vücuda aktarılırken, bu ön ilacı aktif hale getiren enzimi kodlayan gen de kanser hücrelerine verilmektedir. (Günel Özcan, 2007) Bu yaklaşımın diğer adı gen güdümlü enzim prodrug tedavisidir. Aktif olan prodrug hedef olmayan komşu hücrelere de geçtiğinden kuvvetli bir ilave etki meydana getirmektedir.

 Şekil 5: İnsan kanser hücresi

GEN TEDAVİSİNDE KULLANILAN GEN AKTARIM YOLLARI

Genlerin alıcı hücreye verilmesi laboratuvar koşullarında (ex vivo) ya da hasta kişinin vücudunda (in vivo) olabilmektedir.

1. Ex Vivo Gen Tedavisi

Ex vivo gen tedavisinde hücreler hasta kişiden alınır ve laboratuvar koşullarında hücre kültüründe üretilerek klonlanan gen hastaya tekrar verilir. Hasta kişinin bağışıklık sisteminin bu hücreleri kabul etmemesi ihtimali olduğundan çoğunlukla hastanın otolog hücreleri yani kendi hücreleri kullanılır. Fakat bu gen tedavisi yöntemi hasta kişinin daha uzun yıllar hayatta kalması temeline dayanır. 

Şekil 6: Laboratuvar ortamında hücre kültürü 

2. In Vivo Gen Tedavisi

In vivo gen tedavisinde bireyin hücrelerinin alınması durumu yoktur. Bu durumun yerine tedavi edici nitelikteki DNA doğrudan vücuttaki hasarlı hücrelerin içerisine yerleştirilir. In vivo gen tedavisinde tedavi edici genler vücuttaki bütün dokular yerine yalnızca hedef dokulara verilir. Bu durum dezavantajdır.

 

GEN TEDAVİSİNDE VEKTÖRLER

In vivo ve ex vivo gen tedavilerinde başarılı bir sonuç elde etmek için vektörler kullanılmaktadır. DNA’nın büyük moleküler yapısı ve elektrik yüküne sahip olması sebebiyle insan hücrelerinin büyük bir kısmı DNA’yı kolay bir şekilde alamaz. Bu sebeple tedavi edici DNA’nın insan hücrelerine transferi zor olmaktadır.

1.Viral Vektörler

Gen tedavisinin ilk dönemlerinden bu yana, tedavi edici genlerin insan hücrelerine transferinde vektör olarak virüsler kullanılmıştır. Gen tedavisinde kullanılacak olan vektörlere tedavi edici DNA’yı yararlı yük şeklinde taşımalarına neden olacak genetik mühendisliği aşamaları uygulanır. Bu şekilde virüs hedef hücreleri enfekte eder ve hücreye zarar vermeden tedavi edici DNA’nın transferini gerçekleştirir.

Retroviral Vektörler: Gen tedavisinde kullanılan ilk virüsler Moloney kemirgen lösemi virüsü ismindeki bir kemirgen retrovirüs ailesine aittir. (Klug, Cummings, Spencer, Palladino, 2020) Retroviral vektörler virüs genomundan replikasyon olayına ve rahatsızlığa yol açan genlerin çıkartılmasıyla ve çıkartılan genin yerine klonlanan insan geni koyularak oluşturulmuşlardır.

Adenovirüs Vektörleri: Bu vektörlerin en önemli özelliği büyük tedavi edici genleri taşımalarıdır. Ancak çoğu insan adenovirüs vektörlerine karşı antikor oluşturduğundan adenovirüs vektörleri virüsü ve bulundurduğu tedavi edici geni faydasız yapacaktır. Aynı zamanda hasta kişide yan etkilere yol açacak bağışıklık tepkimelerine neden olacaktırlar. Günümüzde adeno ilişkili virüs (AAV) ismindeki akraba virüs gen tedavisi vektörü şeklinde kullanılmaktadır.

2.Viral Olmayan Vektörler

Günümüzde genlerin hücre içine aktarımında viral olmayan vektörler kullanılmaya başlanmıştır. Viral olmayan metotlar, genlerin hücre zarlarından kimyasal destekli transferini, tedavi edici genlerin nanopartiküller aracılığıyla dağıtılmasını ve klonlanan DNA dizilerini bulunduran lipozom isminde olan yapay lipit vezikülleri aracılığıyla hücrelerin füzyonunu kapsamaktadır.

REFERANSLAR

William S. Klug, Michael R. Cummings, Charlotte A. Spencer, Michael A. Palladino, Genetik Kavramlar, çev. Sibel Sümer, Leyla Açık, Münir Tuncer (Ankara: Palme Kitabevi, 2020), 738-751.

Rashnonejad A, 1 Durmaz B, Özkınay F (2014). Gen tedavisinin temel ilkeleri ve son gelişmeler, Ege Tıp Dergisi, Cilt: 53 Sayı: 4 231-240.

http://egetipdergisi.com.tr/tr/pub/issue/31444/344096 (Erişme Tarihi:13.05.2022)

Attar A., (2017). Gen terapisi yöntemleri: fiziksel ve kimyasal metotlar, Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi, Yıldız Teknik Üniversitesi Kimya Metalürji Fakültesi, Cilt: 74 Sayı: 1 103-112.

https://jag.journalagent.com/turkhijyen/pdfs/THDBD_74_1_103_112.pdf (Erişme Tarihi:13.05.2022)

Günel Özcan A., (2007). Gen Tedavisi ve Biyogüvenlik, Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi, Kırıkkale Üniversitesi Tıp Fakültesi, Cilt:64 Sayı: 1 35-50.

https://www.journalagent.com/turkhijyen/pdfs/THDBD_64_1_35_50.pdf (Erişme Tarihi:13.05.2022)