sermina lieu phap gen human gene therapy

TRƯỜNG ĐH TÂY NGUYÊN
KHOA KHTN & CN

LIỆU PHÁP GEN
(Human Gene Therapy)

GVHD: Võ Thị Phương Khanh

SVTH: Nguyễn Thành Lợi
Hồ Thị Lan Anh
Nguyễn Thị Trang



1


MỤC LỤC
I. Đặt vấn đề.
II. Nội dung.
1. Khái niệm
1.1. Định nghĩa.

1.2. Nguyên tắc cơ bản của điều trị bằng liệu pháp gen.
2. Phân loại liệu pháp gen.
3. Các kỹ thuật cơ bản của liệu pháp gen.
4. Các loại vector thường dùng trong liệu pháp gen.
III. Ứng dụng.
1. Liệu pháp gen chữa bệnh rối loạn chức năng gen.
2. Liệu pháp gen chữa bệnh ung thư.
3. Liệu pháp gen chữa bệnh đo sự thay đổi chức năng của Protein.

4. Liệu pháp gen chữa bệnh rối loạn chuyển hóa ion Chlo.
5. liệu pháp gen chữa bệnh HIV /AIDS.
6. Liệu pháp gen chữa bệnh khác.
IV. Vấn đề an toàn và triển vọng của liệu pháp gen.
1. Vấn đề an toàn.
2. Triển vọng của liệu pháp gen ở Việt Nam.
V. Kết luận.
Tài liệu tham khảo.

2


I. ĐẶT VẤN ĐỀ.
Nhiệm vụ hàng đầu của CNSH là giải
quyết vấn đề mạng sống của con người.
CNSH đã và đang tập trung nỗ lực tìm ra
các hướng đi để chữa khỏi các căn bệnh
di truyền cũng như các căn bệnh hiểm
nghèo. Trong đó liệu pháp gen là một kĩ
thuật cao của CNSH có ý nghĩa quan trọng
trong giải quyết nhiệm vụ này. Do đó,
chúng tơi chọn chủ đề Liệu pháp gen để
trình bày trong bài seminar hơm nay.


3


II. NỘI DUNG.
1. Khái niệm.

1.1. Định nghĩa liệu pháp gen.
Liệu pháp gen là kỹ thuật đưa gen lành (gen
liệu pháp) vào cơ thể thay thế cho gen bệnh
hay đưa gen cần thiết nào đó thay vào vị trí
gen bị sai hỏng để đạt đựơc mục tiêu của liệu
pháp.
- Gen liệu pháp là các gen có chức năng sử
dụng vào điều trị bệnh cho con ngừơi. Mỗi loại
gen liệu pháp có đặc điểm và chức năng riêng.


4


1.2. Nguyên tắc cơ bản của điều trị bằng liệu
pháp gen
Theo Tổ chức Y tế thế giới và quy định của nhiều
quốc gia thì điều trị bằng liệu pháp gen cần tuân thủ
một số nguyên tắc sau:
- Theo dõi và hiểu biết cặn kẽ quá trình, cơ chế phát
sinh bệnh, đặc tính di truyền của bệnh.
- Nắm vững cấu trúc và chức năng của gen gây bệnh,
gen hỏng, gen đột biến,…cấu trúc, chức năng của gen
liệu pháp dùng để thay thế.
- Dự đoán hiệu quả của liệu pháp. Nếu hiệu quả cao
mới áp dụng.
- Cần thử nghiệm nhiều lần đối với động vật rồi mới áp
dụng cho con người.

5


2. Phân loại liệu pháp gen
- Liệu pháp gen có hai nhóm phương pháp cơ
bản:
+ Liệu pháp gen soma: là phương pháp điều trị
thay thế hay sửa chữa gen hỏng, gen bệnh của
các tế bào soma trong cơ thể người, giúp cho
con người sống bình thường. Các tế bào dùng
để chữa trị có thể là tế bào lympho, tế bào gan,
đặc biệt là dùng tế bào gốc.
+ Liệu pháp gen tế bào mầm: là phương pháp
điều trị, sửa chữa, thay thế gen hỏng cho các
giao tử (tinh trùng, trứng) nhằm tạo ra thế hệ
sau bình thường.


6


3. Các kỹ thuật cơ bản của liệu pháp gen.
3.1. Cơ sở của liệu pháp gen.

Để chuyển gen, cần hội đủ một số điều kiện
sau đây:
- Đầu tiên, phải có bản sao đầy đủ của gen
thích hợp với những trình tự điều hồ thích
hợp (trình tự khởi động).
- Thứ hai, phải lựa chọn kỹ thuật đích.

- Thứ ba, có hai phương pháp ứng dụng liệu
pháp gen:
+ Ứng dụng trực tiếp với bệnh nhân.
+ Ứng dụng trên các tế bào đã tách ra khỏi
người bệnh sau đó cấy trở lại người bệnh.


7


3.2. Các bước cơ bản trong liệu pháp gen.

Trong thực nghiệm, người ta dùng các vector virus
để chuyển các gen vào tế bào động vật theo các bước:
- Bước 1: Tạo vector tái tổ hợp mang gen cần chuyển.
Sau đó, vector tái tổ hợp được đưa vào tế bào nuôi cấy
(Tế bào tủy xương).
- Bước 2: Vector virus mang gen lành được đưa vào cơ
thể mà từ đó người ta đã tách các tế bào tuỷ xương.


8


3.3. Kỹ thuật chuyển gen liệu pháp.
Khi tạo ra các vector liệu pháp gen, cần
phải có kỹ thuật chuyển các gen liệu pháp
vào tế bào, hoặc cơ thể người.
Mục đích cuối cùng là các gen liệu pháp
trong cơ thể người phải được phiên mã, dịch

mã tạo ra các protein liệu pháp có tác dụng
chữa bệnh.
Các vector liệu pháp được sử dụng khác
nhau, thích hợp cho từng loại tế bào đích,
nhằm tạo ra các protein liệu pháp nội bào,
hoặc ngoại bào.


9


Hình thức chuyển gen có thể được thao tác
thơng qua một số cách sau:
Chuyển trực tiếp gen
vào mô người bệnh (liệu
pháp in vivo), gồm các bước
sau:
- Lựa chọn vector liệu pháp
thích hợp.
- Tách và tạo vector tái tổ
hợp mang gen liệu pháp,
thường thì tạo vector virus
để chuyển hiệu quả.
- Đưa vector tái tổ hợp mang
gen liệu pháp bằng các kỹ
thuật chuyển gen như: vi
tiêm, súng bắn gen v.v…
- Kiểm tra biểu hiện của gen
liệu pháp.

10


Chuyển gen vào tế bào bên ngoài người
bệnh (liệu pháp ex vivo):
- Là cách lấy tế bào bị
bệnh có gen hỏng ra
ngoài cơ thể
- Dùng các kỹ thuật
khác nhau để chuyển
gen lành vào thay thế
các gen hỏng để tạo tế
bào lành
- Nhân nuôi tế bào
lành lên thành số
lượng lớn rồi đưa vào
cơ thể người bệnh. Có
thể dùng súng bắn
gen, vi tiêm.


11


Về kỹ thuật chuyển gen liệu pháp để điều trị
bệnh, có thể dùng các kỹ thuật chính sau:
• Kỹ thuật vi tiêm
(Microinjection):
Được sử dụng để đưa

vector liệu pháp vào các
khối ung thư. Gen liệu
pháp có thể là các gen
tổng hợp các chất ức
chế sự phát triển khối u.
Có thể dùng cả 2 hình
thức in vivo hoặc ex
vivo.


12


Kỹ thuật xung điện (electroporation):
Thường dùng khi
đưa gen liệu pháp
vào tế bào nằm
ngồi cơ thể sống.
Nhờ kỹ thuật xung
điện có thể thay thế
gen hỏng bằng gen
lành, sau đó nhân
ni tế bào lành tạo
số lượng lớn, rồi
chuyển vào người
bệnh.


13

Kỹ thuật dùng súng bắn gen (gene gun):
Kỹ thuật bắn
gen nhờ súng bắn
gen để chuyển
gen liệu pháp vào
tế bào đích
thường đạt kết
quả cao. Thực
hiện kỹ thuật này
cần có thiết bị bắn
gen, các vi đạn có
bọc gen liệu pháp
để đưa vào tế bào
đích


14


Kỹ thuật liposom (liposom technique):
Liposom mang
gen liệu pháp có
khả năng chui qua
màng tế bào để
đưa các gen liệu
pháp vào bên
trong tế bào. Kỹ
thuật này cần chú
ý chọn tế bào đích

thích hợp để nâng
cao hiệu quả.


15


4. Các loại vector thường dùng trong liệu
pháp gen.
4.1. Vector chuyển gen có bản chất
virus.
4.1.1. Các bước quan trọng để hoạt hóa
thành cơng virus và chức năng của nó.
- Chuyển đặc hiệu vật chất di truyền
đến tế bào. Đầu tiên, virus gắn tới các tế
bào riêng biệt bằng sự tương tác với thụ
thể (hay một chuỗi các điểm thụ thể) trên
bề mặt tế bào. Tiếp đó, virus vào tế bào
bởi sự tương tác với các phân tử bề mặt
đặc hiệu trên tế bào, bằng cách này nó dễ
dàng đi xuyên qua lớp rào chắn màng tế
bào.

16


- Phụ thuộc vào dạng của vector virus được
sử dụng, những gen mang bởi virus được
nhân bản sử dụng nguyên liệu của chính các
tế bào hoặc được tiếp hợp tới nhân của tế

bào.
- Các virus khác nhau có mức độ khác nhau
trên phương diện chuyển gen của chúng tới
các tế bào và tạo ra các sản phẩm gen.
Tất cả các vector được sản xuất từ các
virus tái tổ hợp kiểu hoang dại đã được xác
định. Nói chung, các gen có vai trò trong tái
bản virus được loại bỏ để ngăn cản sự truyền
đi không mong muốn của vector virus và để
ngăn cản các vector virus gây bệnh.


17


Hiện tại, có 4 dạng chính của vector virus đang được
sử dụng trong nghiên cứu và ứng dụng: adenovirus, adenoassociate virus (AAV), retrovirus và herpes Simplex.



18


4.1.2. Vector Adenovirus

Một trong những vector liệu pháp gen chung nhất
hiện đang sử dụng là vector có cơ sở adenovirus.
- Adenovirus có cấu trúc chung chứa capsid hai mươi
mặt bao quanh bộ gen dsDNA dài xấp xỉ 36kb. Vỏ
capsid của virus chứa ba protein: hexon, fiber và base

penton.


19


- Bộ gen của adenovirus chứa DNA xoắn kép gồm 50
gen, dài 36 kilobase (Kb). Gen E1 điều hoà phiên mã
trong khi gen E2 và E3 điều hồ q trình dịch mã của bộ
gen. Các vector đã tách gen này cho phép mang gen dài
8kb. Để thiết kế vector andenovirus phải cắt bỏ gen E1 rồi
thay thế bằng phức hợp promotor-gen liệu pháp và gây
bất hoạt hoặc cắt bỏ gen E3. Vector andenovirus tái tổ
hợp sau khi xâm nhiễm vào tế bào đích, sẽ chuyển gen
liệu pháp cho tế bào đích và loại bỏ gen sai hỏng của tế
bào mang gen hỏng.


20


4.1.3. Vector Adeno-associated Virus (AAV)
- AAV là một parvovirus không xuất hiện trong các bệnh
do vi sinh vật ở người. Virus này có thể chuyển DNA tới
các tế bào và hoà nhập với DNA của tế bào chủ (người)
ở vị trí đặc hiệu của NST số 19 tạo ra các dạng tiền virus
(provirus), tồn tại trong tế bào. Khi gặp điều kiện thuận
lợi, AAV tách ra, tạo ra AAV mới. AAV có chứa một phân
tử AND sợi đơn có kích thước khoảng 4.5-4.7kb. Hệ gen
của AAV có hai nhóm gen chính là Rep và Cap, ngồi ra

cịn có một số gen khác điều khiển sự hoạt động của
AAV.
- Khi thiết kế các vector AAV phải loại bỏ gen Cap và Rep
thay thế bằng gen liệu pháp kết hợp với promoter thích
hợp. Vector AAV chỉ chuyển được các gen liệu pháp có
kích thước nhỏ. Đặc điểm quan trọng nhất của vector
AAV là hiệu quả chuyển gen cao lại không gây bệnh cho
người. AAV sử dụng để điều trị ung thư, bệnh xơ gan,
nghẽn mạch …


21


Adeno-associated Virus

Cấu trúc bộ gen của kiểu hoang
dại và của vectorAAV



22


4.1.4. Vector Retrovirus
Retrorvirus chứa vật
chất di truyền là RNA và
có kích thước 7 đến 11
Kb. Retrovirus có chứa
enzym phiên mã ngược

(enzym xúc tác tạo thành
bản sao DNA của vật liệu
di truyền RNA qua phiên
mã ngược) và enzym hoà
nhập (integrase) cần cho
sự hoà nhập của
retrovirus virus vào tế bào
chủ.


23


Bộ gen của retrovirus (oncogenic retrovirus) gây bệnh
ung thư MLV (murine leukemia virus) và DNA của axit
nucleic của virus (hình thái của bộ gen virus trong các tế
bào bị nhiễm).
Hai virus có cùng có các gen cấu trúc gag, pol, và env.
Gav mã hoá lõi virus và pol mã hoá các enzim tái bản.
Gen env mã hoá màng glycoprotein.


24


4.1.5. Các vector có cơ sở là Herpes simplex
- Vector herpes simplex là các
vector có bản chất virus DNA.
Chúng khơng hoà nhập vào
DNA chủ nhưng giữ nguyên sự

ổn định như một thể bổ sung
(lantency), có khả năng cho
phép các gen được chuyển ổn
định trong một thời gian dài.
Ngày nay, chúng được sử dụng
trong các ứng dụng đặc biệt của
liệu pháp gen với các khối u
thần kinh.
- Herpes simplex virus (HSV) có
hiệu quả cao đối với các nơron
thần kinh. Vector này đủ lớn để
chuyển DNA lớn (tới 30 Kb).


25