8: Flashcards
(34 cards)
Διαδικασία παραγωγής ινσουλίνης από γενετικά τροποποιημένα βακτήρια
Για την παραγωγη της ανθρωπινης ινσουλινης απο γενετικα τροποποιημενα βακτηρια αρχικα παραγεται το προδρομο μοριο της ινσουλινης σε βακτηριακη καλλιεργεια και στη συνεχεια η προιονσουκινη μετατρεπεται σε ινσουλίνη με ενζυμικη κατεργασια .
Η μέθοδος περιλαμβάνει την κατασκευή cDNA βιβλιοθήκης από τα κύτταρα του παγκρέατος στα οποία εκφράζεται το γονίδιο της ινσουλίνης και την επιλογή του κλώνου που το περιέχει .
- Απομόνωση του συνολικού ώριμου mRNA από κύτταρα του ανθρώπινου παγκρέατος
- Κατασκευή δίκλωνων μορίων DNA και ενσωμάτωση τους σε πλασμιδια
- Μετασχηματισμός βακτηρίων με ανασυνδυασμένα πλασμιδια , τα οποία πολλαπλασιάζονται σε υγρό θρεπτικό υλικό
- Επιλογή βακτηρίων που περιέχουν το γονίδιο που κωδικοποιεί το πρόδρομο μόριο της ινσουλίνης
- Ανάπτυξη των βακτηρίων αυτών σε βιοαντιδραστηρα για παραγωγή του πρόδρομου μορίου της ινσουλίνης . Η προινσουλίνη συλλέγεται με κατάλληλο ενζυμο που αφαιρεί ενδιάμεσο πεπτίδιο , μετατρέπεται σε ινσουλίνη
Ιντερφερόνες
Οι ιντερφερονες είναι αντιιικες πρωτεΐνες που παράγονται από κύτταρα που έχουν μολυνθεί από ιούς . Οι πρωτεΐνες αυτές επάγουν την παραγωγή άλλων πρωτεϊνών από τα γειτονικά υγιή κύτταρα , οι οποίες εμποδίζουν τον πολλαπλασιασμό των ιών σε αυτά .
Οι ιντερφερονες είναι οικογένεια συγγενών πρωτεϊνών , που ταξινομούνται ανάλογα με τη χημική και βιολογική ενεργοτητα τους σε τρεις ομάδες τις ιντερφερονες α , β , γ
Οι ιντερφερονες έχουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον ως αντιιικοί και πιθανόν ως αντικαρκινικοί παράγοντες . Παράγονται σε ελάχιστες ποσότητες στο σώμα και για αυτό δεν ήταν ευρεία η χρήση τους στη θεραπεία ασθενειών . Όμως μετά την κλωνοποίηση ορισμένων γονιδιων ιντερφερονων σήμερα είναι δυνατή η παραγωγή τους σε μεγάλες ποσότητες ( όπως ινσουλίνης)
Τι είναι ο αντίγονο καθοριστής
Είναι η περιοχή του αντιγόνου την οποία αναγνωρίζει ένα αντίσωμα . Ένα μεγάλο αντιγόνο ( πχ ένας μικροοργανισμός ) έχει πολλούς αντιγονικους καθοριστές για αυτό παράγονται πολλά είδη αντισωμάτων εναντίων του .
Αντισώματα
Είναι πρωτεϊνικά μόρια που παράγονται από τα Β λεμφοκύτταρα του ανοσοποιητικού μας συστήματος ,όταν ένα αντιγόνο προσβάλλει τον οργανισμό .
Τα αντισώματα αντιδρούν με το αντίγονο και το εξουδετερώνουν .
Ο οργανισμός είναι ικανός να παρέχει αντισώματα εναντίον κάθε ξένου αντιγονου . Στην πραγματικότητα ένα αντίσωμα αναγνωρίζει μια μόνο περιοχή του αντιγονου , η οποία ονομάζεται αντιγονικος καθοριστης . Ένα μεγάλο αντίγονο ( πχ μικροοργανισμός ) έχει πολλούς αντιγονικους καθοριστές για αυτό παράγονται πολλά είδη αντισωμάτων εναντίων του .
Κάθε είδος αντισώματος που αναγνωρίζει έναν αντιγονικο καθοριστη παράγεται από μια ομάδα ομοίων β -λεμφοκυττάρων που αποτελούν ένα κλώνο . Τα αντισώματα που παράγονται από έναν κλώνο Β-λεμφοκυττάρων ονομάζονται μονοκλωνικά .
Ποιες οι χρήσεις των μονοκλωνικών αντισωμάτων ;
είναι πολύ σημαντικά στην ιατρική και χρησιμοποιούνται ως διαγνωστικά για την ανίχνευση ασθενειών ή ως εξειδικευμένα φάρμακα εναντίων παθογόνων μικροοργανισμών ή ακόμη και εναντίον καρκινικών κυττάρων .
Είναι λοιπόν σημαντικό να γίνει δυνατή η παραγωγή τους στο εργαστήριο σε μεγάλες ποσότητες .
Η δραση τους στηριζετια στο οτι τα μονοκλωνικά αντισώματα αναγνωτιζουν ενα μονο αντιγονικο καθοριστη ειναι πολυ εξειδικευμενα
Γιατί είναι απαραίτητη η δημιουργία υβριδωμάτων
Τα Β λεμφοκύτταρα δεν επιβιώνουν για πολύ έξω από το σώμα και δεν μπορούν να διατηρηθούν σε κυτταροκαλλιεργιες . Την ιδιοτητα αυτή την αποκτούν ύστερα από σύντηξη με καρκινικά κύτταρα . Τα υβριδικά κύτταρα ( Β λεμφοκύτταρα -καρκινικά ) που παράγονται ονομάζονται υβριδωματα . Τα υβριδωματα μπορούν να παράγουν μεγάλες ποσότητες ενός μονοκλωνικού αντισώματος
Διαδικασία παραγωγής μονοκλωνικων αντισωμάτων
1975
Ένα επιλεγμένο αντίγονο χορηγείται με ένεση σε ποντίκι και προκαλεί ανοσολογική αντίδραση με αποτέλεσμα να αρχίσει η παραγωγή αντισωμάτων από εξειδικευμένα Β λεμφοκύτταρα . Μετά από δυο εβδομάδες αφαιρείται ο σπλήνας και απομονώνονται τα Β - λεμφοκύτταρα . Στη συνέχεια αυτά συντήκονται με καρκινικά κύτταρα και παράγονται τα υωριδωματα που παράγουν μονοκλωνικά αντισώματα . Τα υβριδωματα μπορούν να φυλάσσονται για μεγάλα χρονικά διάστημα στην κατήχηση (-80) και να παράγουν οποιαδήποτε στιγμή το μονοκλωνικό αντίσωμα σε μεγάλες ποσότητες .
Τι είναι τα αντιβιοτικά ;
Τα αντιβιοτικά είναι χημικές ουσίες που παράγονται από μικροοργανισμούς και θανατώνουν άλλους μικροοργανισμούς ή αναστέλουν την ανάπτυξη τους . Είναι προϊόντα του μεταβολισμού τους και ορισμένα παράγονται σε μεγάλες ποσότητες σε βιοαντιδραστήρες . Πολλά αντιβιοτικά μπορούν να συνδεθούν χημικά αλλά η διαδικασία είναι τόσο ακριβή και επίπονη ώστε δεν συγκρίνεται σε κοστος με την παραγωγή τους από βακτήρια και μύκητες . Η παγκόσμια χρήση των αντιβιοτικών για την καταπολέμηση των μικροβίων έχει βελτιώσει την υγεία των ανθρώπων και αναμφίβολα έχει δώσει εκατομμύρια ζωές .
Ποσά αντιβιοτικά έχουν απομονωθεί και απομονώνονται
Έως σήμερα έχουν απομονωθεί από διάφορους μικροοργανισμους περισσότερα από 8.000 αντιβιοτικά με ποικίλους τρόπους δράσης . Η πλειονότητα των πιο σημαντικών αντιβιοτικών έχουν απομονωθεί από το βακτηρίο του εδάφους , του γένους Streptomyces , μολονότι και αλλά βακτήρια και μύκητες είναι πηγές αντιβιοτικών .
Υπολογίζεται ότι αρκετες εκατοντάδες νέα αντιβιοτικά ανακαλύπτονται κάθε χρόνο ύστερα από εντατική έρευνα κατά την οποία ελέγχονται πολλές χιλιάδες μικροοργανισμοί για να βρεθούν εκείνοι που παράγουν νέα αντιβιοτικά .
Τι στόχο έχει η βιοτεχνολογία στην παραγωγή αντιβιοτικών ;
Η τεχνολογια του ανασυνδυασμένου DNA άρχισε πρόσφατα να εφαρμόζεται με στόχο :
- Την κλωνοποίηση όλων των γονιδίων που κωδικοποιούν ένζυμα απαραίτητα για τη βιοσύνθεση ενός αντιβιοτικού
- Την ανάπτυξη αντιβιοτικών με ισχυρότερη δράση έναντι ορισμένων μικροβίων και με λιγότερες παρενέργειες
- Την κατασκευή γενετικά τροποποιημένων μικροοργανισμών με στόχο τη μεγαλύτερη απόδοση στην παραγωγή αντιβιοτικών .
Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των γενετικών ασθενειών ;
Περισσότερες από 4.000 ασθένειες οφείλονται σε γονιδιακές μεταλλάξεις και πολλές εμφανίζονται σε μεγάλες ηλικίες . Μερικές οφείλονται σε ένα μόνο γονίδιο , άλλες σε αλληλεπίδραση δυο ή περισσότερων γονιδιων , ενώ ακόμη περισσότερες σε συνδιασμο γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων όπως η ακτινοβολία και οι χημικές ουσίες .
Σχεδόν όλες οι γενετικές ασθένειες προκαλούν δυσμορφίες , το 80% όλων των γενετικών ασθενειών προκαλούν διανοητική καθυστέρηση, και το 1/5 θάνατο στην παιδική ηλικία .
Πως η βιοτεχνολογία βοήθησε στη μελέτη των γενετικών ασθενειών ;
Μέχρι πρόσφατα η μοριακή βάση των γενετικών ασθενειών δεν ήταν γνωστή . Η τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA σε συνδιασμο με τις μεθόδους της παραδοσιακής γενετικής ( γενεαλογικά δέντρα ) οδήγησε στον εντοπισμό της θέση στα χρωμοσώματα ( χαρτογράφηση ) πολλών μεταλλαγμένων γονιδίων που προκαλούν τις αντίστοιχες ασθένειες . Επιπλέον ορισμένα μεταλλαγμένα γονίδιά κλωνοποιήθηκαν και συγκρίθηκαν με τα φυσιολογικά αλληλόμορφα τους για να εξακριβωθεί το είδος της μετάλλαξης . Η χαρτογράφηση όλων των γονιδιων στα χρωμοσώματα αποτελεί έναν από τους κύριους στόχους του προγράμματος του ανθρώπινου γονιδιώματος . Έως σήμερα έχουν χαρτογραφηθεί και κλωνοποιηθεί τα γονιδια των οποίων οι μεταλλαξεις προκαλούν ασθένειες όπως : κυστικη ίνωση , η ασθενεια του Huntington και η μυική δυστροφία Duchenne .
Γονιδιακή θεραπεία ορισμός
Είναι η θεραπεία που στηρίζεται στην τεχνολογια του ανασυνδυασμένου DNA και έχει ως στόχο να διορθώσει τη γενετική βλάβη εισάγοντας στους ασθενείς φυσιολογικά αλληλόμορφα του μεταλλαγμένου γονιδίου .
Προϋποθέσεις για την εφαρμογή της γονιδιακής θεραπείας
1) κλωνοποίηση του υπευθύνου γονιδίου
2 ) ο προσδιορισμός των κυττάρων που εμφανιζουν την βλάβη από την ασθενεια .
3) ύπαρξη αβλαβών φορέων
( 4) αυτοσωμικη υπολειπόμενο ασθενεια
Χαρακτηριστικά κληρονομικής ανεπάρκειας ανοσοποιητικού
Είναι η ασθενεια στην οποία εφαρμόστηκε για πρώτη φορά γονιδιακή θεραπεία . Συγκεκριμένα η γονιδιακή θεραπεία εφαρμόστηκε για πρώτη φορά το Σεπτέμβριο του 1990 σε ένα τετράχρονο κορίτσι που έπασχε από ανεπάρκεια του ανοσοποιητικού συστήματος . Η ασθένεια αυτή οφείλεται σε έλλειψη του ενζύμου απαμινάση της αδενοσύνης ( ADA ) το οποίο παίρνει μέρος στον μεταβολισμό των Πουρινών στα κύτταρα του μυελού των οστών . Η έλλειψη οφείλεται στην μεταλκαξη του γονιδίου που παράγει το ενζυμο αυτό . Η ασθενεια εμφανίζει αυτό αυτοσωμικο υπολειπόμενο τύπο κληρονομικότητας . Οι ασθενείς πάσχουν από χρονιές μόλυνσεις , έχουν προδιάθεση για καρκίνο σε μικρή ηλικία και οι πολλοί πεθαίνουν σε λίγους μήνες από τη γέννηση τους . Είναι γνωστή η περίπτωση ενός παιδιού που έζησε εννέα χρόνια σε πλαστικό θάλαμο για να εμποδιστει η επαφή του με ιούς αφού δεν μπορούσε να τα καταπολεμήσει το ανοσοποιητικό του σύστημα
ex Vivo γονιδιακή θεραπεία ορισμός
Σε αυτόν τον τύπο γονιδιακης θεραπείας τα κύτταρα τροποποιούνται έξω από τον οργανισμό κα εισάγονται πάλι σε αυτόν
Διαδικασία ex Vivo γονιδιακής θεραπείας ( για κληρονομική ανοσολογική ανεπάρκεια )
- Λεμφοκύτταρα( ή …) του ασθενούς παραλαμβάνονται και πολλαπλασιάζονται σε κυτταροκαλλιεργειες
- Το φυσιολογικό γονίδιο της απαμινάσης της αδενοσυνης ενσωματώνεται σε ιό -φορέα ( που έχει καταστεί αβλαβής ) με τις τεχνικες του ανασυνδυασμένου DNA .
- Ο γενετικά τροποποιημένος ιος εισάγεται στα λεμφοκύτταρα
- Τα γενετικά τροποποιημένα λεμφοκυτταρα εισάγονται με ενδοφλέβια ένεση στο παιδί και παράγουν το ενζυμο ADA .
Όμως τα τροποποιημένα λεμφοκυτταρα δεν ζουν για παντα μέσα στον οργανισμό οποτε η θεραπεία αυτή δεν είναι μόνιμη και χρειάζεται συνεχής έγχυση τέτοιων κυττάρων . Όμως , όπως και οι διαβητικοί , τα άτομα μπορούν να ζήσουν φυσιολογικά κανόνας σε κανονικά χρονικά διαστήματα τη θεραπεία αυτή .
Ο τύπος αυτός γονιδιακής θεραπείας ονομάζεται ex vivo , επειδή τα κυτταρα τροποποιούνται έξω από τον οργανισμό και στη συνεχεια εισάγονται πάλι σε αυτόν .
Τι είναι η in vivo γονιδιακή θεραπεία
Είναι η θεραπεία όπου τα κύτταρα που εμφανίζουν την βλάβη τροποποιούνται μέσα στον οργανισμό με τη χρήση έξυπνων φορέων (…) που μεταφέρουν το φυσιολογικό αλλημορφο στο κύτταρο στόχο.
Εφαρμόστηκε για πρώτη φορά το 1993 για την Θεραπεία της κυστικης ίνωσης . ( Anderson και οι συνεργάτες του )
Έξυπνοι φορείς
Αδενοιοι , ρετροιοι , γυμνό DNA ,DNA λιπόσωμα
Χαρακτηριστικά κυστικής ινωσης
Η κυστική ίνωση οφείλεται σε μεταλλάξεις ενός γονιδίου , το οποίο κωδικοποιει μια πρωτεΐνη που είναι απαραίτητη για τη σωστή λειτουργία των επιθηλιακών κυττάρων των πνευμόνων . Η ασθενεια αυτή παρουσιάζει υπολειπόμενη αυτοσωμικη κληρονομικότητα και επηρεάζει πρωτίστως τη λειτουργία των πνευμόνων .
Διαδικασία γονιδιακής θεραπείας in vivo .
Το φυσιολογικό γονίδιο ενσωματώνεται αρχικά σε έναν αδενοϊό . Ο ανασυνδιασμενος ιός εισήλθε στον οργανισμό με ψεκασμό με τη βοήθεια βρογχοσκοπιου και μόλυνε τα κύτταρα του αναπνευστικού συστήματος . Μετά την εισαγωγή του στα κύτταρα το φυσιολογικό γονίδιο ενσωματώθηκε στο γονιδίωμα τους και παρήγαγε το φυσιολογικό προϊόν .
Προβλήματα γονιδιακής θεραπειας
1) ως φορείς χρησιμοποιούνται ιοί , οι οποίο αν και καθίστανται αβλαβείς , έχουν μια μικρή πιθανότητα να προκαλέσουν παρενέργειες και σε ορισμένες περιπτώσεις καρκίνο .
2) δεν είναι μόνιμη
3) το φυσιολογικό γονίδιο δεν μεταβιβάζεται στους απογόνους
4) εφαρμόζεται για ασθενειες με υπολειπόμενο αυτοσωμικο τύπο κληρονομικότητας .
Γιατί δεν μεταβιβάζεται στους απογόνους το γονίδιο που εισάγεται κατά την γονιδιακή θεραπεία ;
Επειδή με τις μεθόδους της γονιδιακής θεραπειας δεν γίνεται αντικατάσταση του μεταλλαγμένου γονιδίου στα κυτταρα του οργανισμού αλλά ενσωμάτωση του φυσιολογικού αντιγράφου του στο γονιδίωμα ορισμένων σωματικών κυττάρων . Άρα δεν μεταβιβάζεται στους απογόνους αφού δεν επηρεάζονται οι γαμετες .
Ορισμος χαρτογραφησης
Ειναι ο εντοπισμος της θέσης των γονιδίων στα χρωμοσώματα και ο προσδιορισμος της αλληλουχιας των βασεων DNA στο ανθρωπινο γονιδιωμα .
