فصل 26: ژن درمانی

ژن درمانی اصطلاحی کلی است که تعدادی از روشهای کاملا متفاوت و جدید سرطان را در بر می گیرد. نیاز به روشی برای وارد کردن یک ژن به داخل سلولهای تومور می باشد. حاملهای ویروسی بهترین انتخاب بوده و متداولترین موارد استفاده را دارند.

مزایا و معایب ویروسهای مختلف رتروویروس: مناسب اما فقط سلولهای در حال تقسیم را آلوده می کند. آدنوویروس: هم سلولهای در حال تقسیم و هم سلولهای عقیم را آلوده می کند. محدودیت: تحریک سیستم ایمنی است که تکرار استفاده از آن را مشکل می سازد. هرپس ویروس: به دلیل بزرگتر بودن جذاب است، به همین دلیل امکان بسته بندی شدن DNA بیشتری در آن میسر می باشد. بیماریزایی بیشتری دارد و کنترل آن مشکل است.

راهکارهای متفاوت برای ژن درمانی ژنهای مضر ویروس سیتوتوکسیک هدفمند علیه سلولهای فاقد P53 ایمنی شناسی مولکولی یا واکنشهای سرطان درمان با ژن مهارکننده تومور ژن قابل القا با تشعشع متصل به یک عامل سیتوتوکسیک

1. ژن درمانی مضر انجام بر مبنای راهکار انتقال یک ژن به داخل سلولها انجام بر مبنای راهکار انتقال یک ژن به داخل سلولها تبدیل یک پیش داروی خنثی به یک عامل سمی هم ژن و هم پیش دارو ضرورتا غیرسمی هستند. مثال: ترکیب ژن تیمیدین کیناز ویروس هرپس سیمپلکس بسته بندی شده در داخل یک آدنوویروس به اضافه گانسی کلوور

اساس ژن درمانی مضر

مراحل انجام ژن درمانی مضر ویروس حاوی ژن به داخل تومور تزریق می شود. گانسی کلوور بطور سیستمیک تجویز می شود. HSV-tk پس از فسفریلاسیون گانسی کلوور آن را به آنالوگ نوکلئوزید تبدیل می کند. به این ترتیب سنتز DNA مهار می شود که سرانجام به مرگ سلول می انجامد.

اثر نظارتی مهم ناشی ازعوامل زیر: سلولهای بیشتری از آنچه انتقال داده شد، کشته می شوند: اتصال شکافها بین سلولها برای انتقال عامل سمی به سلولها پس از مرگ سلولها و تجزیه آنها، عامل سمی رها و در دیگر سلولها پخش می شود. یک پاسخ ایمنی القا شده موجب مرگ سلولهای توموری بیشتری می شود، حتی آنها که دور از محل تزریق واقع بودند.

2. ویروس سیتوتوکسیک هدفمند علیه سلولهای فاقد P53 یک راهکار جدید برای درمان افتراقی تومورها با ویژگی P53 جهش یافته، مستلزم استفاده از یک آدنوویروس است که فقط در سلولهای جهش یافته P53 همانندسازی می کنند و از طریق تجزیه سلول آنها را می کشند.

ویروس سیتوتوکسیک هدفمند علیه سلولهای فاقد P53 دو بازرس اصلی رشد طبیعی سلول: Rb و P53 Rbبا وظیفه دخالت در تنظیم چرخه سلول، ابتدا در رتینوبلاستوما کشف شد. این ژن تا دریافت علایم رشد مناسب از ورود سلول به مرحله s چرخه سلول ممانعت بعمل می آورد. P53 ضمن شناسایی آسیب DNA موجب خودکشی سلول طی فرایند اپوپتوز می گردد. اگر یکی از این پروتئینها غیر فعال شوند، سلول سرطانی می شود.

ویروس سیتوتوکسیک هدفمند علیه سلولهای فاقد P53 آدنوویروس نیز می تواند موجب تقسیم خارج از کنترل شود زیرا به دو ژن Ela, Elb مسلح می باشد. Rb هدف Ela و p53 هدف Elb است که با آن غیرفعال می شود. تا به امروز از تولید ویروسی که فقط در سلولهای فاقد P53 همانندسازی کند استفاده شده است. P53 جهش یافته یک نشانه عمده سرطان است. یک ویروس با ژن حذف شده یا غیرفعال شده Elb فقط در سلولهای فاقد p53 رشد می کنند.

ویروس سیتوتوکسیک هدفمند علیه سلولهای فاقد P53 در این راهکار سلولهای سرطانی به وسیله یک ویروس سیتوتوکسیک هدف قرار می گیرند به گونه ای که ضرری متوجه سلولهای سالم نشود. در کارآزماییهای بالینی اولیه مشاهده شد که تلقیح سیستمیک این حامل موجب مهار رشد قابل ملاحظه ای در سرطان اولیه سر و گردن می شود. به دلیل اینکه فقط پاسخها بطور نسبی تحریک می شوند، توأم بودن درمان با رژیمهای استاندارد تشعشع یا شیمی درمانی ضروری است.

3. ایمنی شناسی مولکولی(واکسنهای سرطان) مبنای این کار برانگیختگی یا تحریک یک پاسخ ایمنی سلولی علیه سرطان مهاجم است که در مقابل ضایعات متاستازی مؤثر باشد. با استفاده از مهندسی ژنتیک می توان واکنشهایی را برای بیان سایتوکاینها یا دیگر مولکولهای شناخته شده و حائز اهمیت در ایجاد پاسخهای ایمنی یا چند پادگن اختصاصی برای تومور تولید کرد.

ایمنی شناسی مولکولی(واکسنهای سرطان) واکسیناسیون با سلولهای تومور بیان کننده سایتوکاینها مانند IL-2, GM-CSF یا IFN- gالقای یک پاسخ ایمنولوژیک در بعضی سیستمهای مدل حیوانی را نشان داده اند که به توقف رشد تومورهای موضعی یا متاستازها منجر شده است. انجام این روش بدون مشکل نیست. اولا ملزومات مولکولی برای ایجاد یک پاسخ ایمنی که قادر به رد تومور باشد دقیقا مشخص نشده است. همچنین به طور کلی، فعالیت ضدتوموری فقط بر علیه تومورهای کوچک مؤثر می باشد.

ایمنی شناسی مولکولی(واکسنهای سرطان) یک راهکار، ترکیب ایمنی شناسی مولکولی با ژن درمانی مضر است. در این روش از ژن مضر برای ایجاد نکروز سریع و تولید مقادیر زیادی از پادگن تومور به صورت توأم با روش ژن-ایمنی به منظور افزایش پاسخ ایمنی پادگن آزاد شده، استفاده می شود.

4. درمان با ژن مهارکننده تومور نزدیکترین راهکار به ژن درمانی واقعی جایگزینی آن با نسخه صحیح یک ژن است که جهش آن موجب شروع بدخیمی یا تغییر قابل ملاحظه فنوتیپ مربوط می شود. هدف از چنین درمانی: تعدیل رشد سلول، تهاجمی بودن یا قابلیت متاستازی آن می باشد تا حدی که موجب مرگ سلول شود.

درمان با ژن مهارکننده تومور P53 به عنوان یک هدف برای ژن درمانی بیشترین توجه را به خود جلب کرده است. زیرا P53 متداولترین ژن جهش یافته در سرطان می باشد و می تواند بر رونوشت برداری، نقاط بازرسی چرخه سلول، ترمیم DNA، اپوپتوز و رگزایی تأثیر داشته باشد.

درمان با ژن مهارکننده تومور در چندین سیستم تومور الگو، انتقال سلول با نمونه طبیعی P53 می تواند مانع رشد رگزایی یا شروع اپوپتوز شود. در مرحله اول کارآزمایی بالینی انجام شده، تومورهای ریه با رتروویروس های حامل P53 تلقیح شدند، این عمل غیرسمی بودن و مهار رشد تومور در 6 نفر از 9 بیمار را نشان داد.

درمان با ژن مهارکننده تومور عواملی که تا حد زیادی زمینه درمان با ژن مهارکننده تومور را محدود می کنند، تعداد معدود ژنهای هدف شناخته شده است. این ژنها یا موجب ایجاد فنوتیپ بدخیم می شوند یا حداقل برای حفظ آن ضروری می باشند. این واقعیت مبین آن است که برای سرطانزایی بیش از یک تغییر ژنتیکی لازم است.

درمان با ژن مهارکننده تومور مانند بیشتر شکلهای ژن درمانی، ریشه کنی تومورهای درمان شده حتی در سیستمهای تجربی نمونه بندرت انجام می شود. این امر به دلیل مشکلات فنی در خصوص انتقال نسبت زیاد یا به اندازه کافی سلولها در تومورها می باشد. مشکل ساده اما حل نشده، ظاهرا یک اثر جانبی است که بیشتر سلولها به جای انتقال واقعی می میرند. بیان آنها به آثار تابش گیری بیشتر و امکان درمان توأم منجر می شود.

5. ژن قابل القا با تشعشع متصل به یک عامل سیتوتوکسیک اصل بر ترکیب فیزیک فناوری مربوط به هدفیابی با تشعشع به کمک جنبه های مولکولی ژن درمانی است.

نمایش اساس کلی تشعشع هدفمند در ژن درمانی

ژن قابل القا با تشعشع متصل به یک عامل سیتوتوکسیک مشخصا یک ژن کی مریک ایجاد می شود که می تواند با تشعشع فعال و در داخل ژنوم یک آدنوویروس فاقد قابلیت همانندسازی جاسازی شود. ژن کی مریک مستلزم توالی cDNA انسان است که فاکتور نکروز تومور(TNF)α و قسمتهایی از پیش برنده/تقویت کننده ژن پاسخ رشد اولیه (Egr-1) را رمز می کند. قسمت مذکور با یک دز حدود 0.5 گری از اشعه فعال می شود.

ژن قابل القا با تشعشع متصل به یک عامل سیتوتوکسیک آدنوویروس به داخل تومور تزریق می گردد اما TNFα فقط در حجم مشخص در میدان تابش فعال می شود. با این روش از سمیت برای کل بدن اجتناب می شود. رهایی TNFα در تومور موجب تخریب عروق و اپوپتوز سلولهای تومور می گردد.

اساس شکل خاص درمان با ژن قابل القا

کلید موفقیت این راهکار دارا بودن پیش برنده/تقویت کننده های قابل القا با تشعشع مانند خانواده ژن پاسخ رشد اولیه می باشد. بطور کلی اینها به محرکهای گوناگون از جمله پرتوهای یونساز واکنش نشان می دهند. توالیهای حس کننده این پاسخ تشعشع متشکل از 10 جفت باز موتیف به نام عناصر CArG می باشند که در نواحی 51 ورودی پیش برنده قرار دارند. فعال شدن این عناصر با واسطه های فعال اکسیژن باعث تحریک ناشی از تشعشع می شوند. رونوشتهای Egr-1 طی 3 ساعت بعد از تابش گیری به سطوح اولیه بازگشت می نمایند.

درمان رادیوژنیک براساس نامگذاری امروزه آن، در یک سیستم الگو متشکل از سلولهای تومور حلق انسان- که به صورت یک پیوند بیگانه در پاهای عقبی موشهای ناد فاقد سیستم ایمنی رشد کردند- امیدهایی را بوجود آوردند. هدف اصلی ترکیب فیزیک فناوری تشعشع هدفمند با جنبه های مولکولی ژن درمانی است.

ژن درمانی هدفمند در تلاش برای ژن درمانی اختصاصی تر و تعدیل مرگ ومیر سلول تومور نسبت به سمیت بافت سالم امکاناتی برای هدفدار شدن عامل سمی مورد استفاده در ژن درمانی برای سلولهای خاص شناسایی شده است. مثال: تومورهای بسیاری شامل نواحی هیپوکسیک هستند؛ یک عامل با قابلیت القای هیپوکسی شناسایی شده است که به DNA-در عناصر خاص پاسخ دهنده هیپوکسی برای تنظیم بیش از حد رونوشت برداری ژنهای خاص- متصل می شود.

ژن درمانی هدفمند یک عنصر حساس به هیپوکسی را می توان به ژن درمانی اضافه کرد به گونه ای که پیش دارو فقط در نواحی هیپوکسی به یک عامل سمی تبدیل شود؛ بنا به فرض این رخداد فقط در تومورها روی می دهد. در مقابل می توان از پیش برنده های خاص تومور استفاده کرد. مثال واضحتر سرطان پروستات است که می توان از پادگن خاص پروستات استفاده نمود.

نتیجه گیری تمام راهکارهایی که بحث شد از یک مشکل مشترک برخوردارند، یعنی مشکل انتقال ژنهای درمانی به داخل یک قسمت بزرگ از سلولهای تومور. برای مثال، بازده آلودگی 99 درصد دو لاگ از سلولها را می کشد، برای عقیم کردن تومور به 9 یا 10 لاگ نیاز است. یک پدیده جزئی «اثر جانبی» است که در آن نسبت بیشتری از سلولها قبل از انتقال کشته می شوند.

نتیجه گیری آثار جانبی ممکن است به طور موضعی از طریق ارتباط سلول به سلول یا به طور سیستمیک از یک پاسخ با واسطه ایمنی عمل کند. در مورد اخیر ممکن است یک درمان پاسخ ضد توموری سیستمیک را القا کند و بر متاستازهای دوردست مؤثر باشد.

نتیجه گیری ترکیب هریک از راهکارهای جدید ژن درمانی با پرتودرمانی یا شیمی درمانی استاندارد منطقی به نظر می رسد. خط مشی اساسی باید بر مبنای روشهایی باشد که اثر تجمعی یا هم افزایی برای کشتن سلولهای تومور ایجاد می کند، اما سمیت برای بافتهای سالم محدود کننده نیز باید در نظر گرفته شود.

نتیجه گیری توجیه ترکیب ژن درمانی برای مثال با پرتودرمانی استاندارد آن است که افزایش کم مرگ سلولی ناشی از ژن درمانی به افزایش زیاد در کنترل تومور با درمانهای رایج می انجامد.