ویروس‌ها برای رساندن نوکلئیک اسیدها به سلول‌ها تکامل یافته‌اند. ویروس‌های پوشش‌دار و بدون پوشش روش‌های متفاوتی را برای تعامل با غشا دنبال می‌کنند. در مورد ویروس‌های پوششی، آنها با اتصال به گیرنده‌های خاص در سطح سلول و سپس با همجوشی مستقیم با غشای پلاسمایی یا پس از جذب توسط اندوسیتوز، با متصل شدن به غشای اندوزومی ژن را انتقال می‌دهند.

اما، ویروس‌های بدون پوشش با پروتئین‌های ویریون خاص به پلاسما یا غشای اندوزومی نفوذ کرده یا آن‌ها را مختل می‌کنند. در هر مورد، ژنوم ویروس در سیتوپلاسم بدون پوشش قرار می‌گیرد و به محل تکثیر طبیعی خود که ممکن است هسته باشد یا نباشد منتقل می‌شود.

مزایای روش‌های انتقال ویروس نسبت به ترانسفکشن با DNA پلاسمید برهنه شامل کارایی بالای انتقال ژن است زیرا از یک فرآیند تحویل طبیعی پیروی می‌کند. ویروس های مختلف برای اهداف تبدیل متفاوت استفاده می شود.

1. آدنوویروس‌ها برای انتقال کوتاه مدت با بیان گذرا در سطح بالا
2. erpesviruses برای بیان طولانی مدت
3. اتروویروس ها برای ادغام پایدار DNA در ژنوم سلول میزبان

سیستم‌های وکتوری مختلف برای تحویل ژن

آدنوویروس‌ها

آدنوویروس‌ها(Adenoviridae)، ویروس‌های DNA دار بدون پوشش هستند. آنها دارای یک کپسید ایکوسادرال با قطر حدود 100 نانومتر هستند که حاوی یک ژنوم خطی دو رشته‌ای  kbp36 است. از دو جنس شناخته شده و تنها ماستادنوویروس‌ها می توانند سلول‌های پستانداران را آلوده کنند. شش زیر گروه از آدنوویروس‌های انسانی بر اساس سنجش آگلوتیناسیون سلولی و محتوای GC ژنومی تعریف شده‌اند. مزایای عمده وکتورهای آدنوویروسی این است که می‌توان آنها را تا تیترهای بسیار بالا خالص کرد، که برای کاربردهای in vivo  آنها را مناسب می‌کند و اگر سلول‌های هدف گیرنده‌های مناسب را داشته باشند، کارایی انتقال ژن به 100٪ نزدیک می‌شود.

هرپس‌ها

هرپس‌ها(Herpes virus)، ویروس‌های بزرگ و پوشش‌دار با ژنوم‌های DNA خطی و دو رشته‌ای هستند. ساختار ویریون شامل یک پوشش لیپیدی بیرونی است که با تعداد زیادی گلیکوپروتئین و سایر پروتئین‌ها پوشانده شده است و ماتریکسی از پروتئین‌ها به نام تگمنت را احاطه کرده است که روی کپسید مناسب قرار دارد. پیچیدگی پوشش لیپیدی به این معنی است که ویروس‌ هرپس تنوع قابل‌توجهی در محدوده میزبان و تمایل سلولی خود نشان می‌دهند. دو ویروس هرپس که به عنوان ناقل استفاده می‌شوند، ویروس اپشتین بار (EBV) و ویروس هرپس سیمپلکس (HSV1) هستند. EBV دارای دامنه میزبان و تمایل بسیار باریکی است، بنابراین به عنوان یک ناقل انتقال عمومی کاربرد زیادی ندارد. با این حال، ژنوم EBV در بسیاری از سلول‌ها پس از ترانسفکشن تکثیر می‌شود.

بنابراین ژنوم EBV به‌عنوان پایه‌ای از یک سری از ناقل‌های پلاسمیدی با ظرفیت بالا برای بیان ژن اپیزومی در سلول‌های انسانی استفاده شده است. در مقابل، HSV1 دارای دامنه میزبان و تمایل سلولی بسیار وسیع است و به یک وکتور انتقال همه کاره تبدیل شده است. به دنبال عفونت، ژنوم HSV به طور نامحدود در هسته سلول میزبان باقی می‌ماند، یعنی یک چرخه عفونت نهفته مادام العمر دارد. سایر مزایای HSV1 به عنوان یک ناقل شامل ظرفیت زیاد آن برای DNA خارجی، عفونت موثر نورون‌ها، و توانایی تکثیر برای عبور از سیناپس‌ها است.

رتروویروس‌ها

رتروویروس‌ها (Retrovirus) ویروس‌های RNA و پوششی دار هستند که از یک ویریون پروتئینی با قطر تقریباً 100 نانومتر تشکیل شده‌اند که توسط دولایه لیپیدی احاطه شده است. هر ذره ویروسی حامل دو نسخه از ژنوم RNA تک رشته‌ای مثبت و همچنین چندین پروتئین مورد نیاز برای عفونت است. هفت جنس از رتروویروس‌ها بر اساس داده‌های مقایسه توالی وجود دارد. آنکورتروویروس‌های معمولی، مانند ویروس لوسمی موشی (MLV) ساده هستند. در حالی که لنتی ویروس‌ها مانند ویروس نقص ایمنی انسانی (HIV) و اسپوماویروس‌ها پیچیده هستند.

لنتی ویروس‌ها

لنتی‌ ویروس‌ها (Lentivirus) حاوی ژن‌های اضافی در مقایسه با ژنوم اصلی انکورتروویروس هستند. استراتژی تکثیر رتروویروس‌ها منحصر به فرد است. پس از ورود به سلول، ویروس بدون پوشش می‌شود و RNA ژنومی به هسته منتقل می‌شود و در آنجا به یک کپی cDNA دو رشته‌ای توسط پروتئین ویریون رونوشت معکوس تبدیل می‌شود. سپس یک پروتئین ویریون دوم، اینتگراز، این کپی cDNA را وارد ژنوم میزبان می‌کند. محدوده میزبان هر گونه رتروویروس توسط پروتئین‌های موجود در پوشش لیپیدی تعیین می‌شود. برخی از رتروویروس‌ها دامنه میزبان بسیار محدودی دارند در حالی که برخی دیگر دارای دامنه میزبان گسترده‌ای هستند، زیرا پروتئین‌های پوششی با گیرنده‌های بیشتری تعامل دارند.

رتروویروس‌ها ناقل‌های سودمندی هستند که توانایی تولید تیترهای ویروسی بالا (106-108 ذره در میلی‌لیتر) را با استفاده از خطوط بسته‌بندی در دسترس دارند، کارایی باورنکردنی انتقال پایدار (نزدیک به 100٪ در شرایط آزمایشگاهی، اما همچنین بسیار بالا در داخل بدن) و توانایی شبه‌سازی ذرات ویروسی را دارند. ژنوم ویروسی کوچک پس از تبدیل شدن به یک کپی cDNA در آزمایشگاه به راحتی قابل دستکاری است و دارای یک سیستم پروموتر/ تقویت کننده مفید است که می‌تواند برای تحریک بیان تراریخته استفاده شود.

در انتها

 تکنیک اصلی برای وارد کردن DNA به E. coli، روش‌هایی الهام‌بخش برای معرفی DNA به سلول‌های طیف گسترده‌ای از ارگانیسم‌ها، از جمله سلول‌های پستانداران است. تکنیک های انتقال ژن برای گیاهان و حیوانات عالی پیچیده و پرهزینه است. معمولاً در آزمایش در مقیاس آزمایشگاهی انجام نمی شود. با این حال، تکنیک های انتقال ژن در باکتری هایی مانند اشریشیا کلی (E. coli) ساده و مناسب برای آزمایشگاه آموزش و یادگیری است. انتقال ژنتیکی مبتنی بر پلاسمید رایج‌ترین فناوری مورد استفاده است. این امکان دستکاری اطلاعات ژنتیکی را در یک محیط آزمایشگاهی فراهم می‌کند و درک نحوه عملکرد DNA را ایجاد می‌کند.

مطالعه انتقال ژن به روش غیرویروسی فیزیکی

شرکت پارس‌تراوا اولین و تنها تولید کننده دستگاه الکتروپوریشن (الکتروپوراسیون) و کووت الکتروپوریشن می‌باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر درمورد محصولات و خدمات شرکت با شماره ۰۹۰۲۴۰۵۱۸۶۲ تماس بگیرید.

رفرنس:

Cevher, Erdal, Ali Demir Sezer, and E. Çağlar. “Gene delivery systems: Recent progress in viral and non-viral therapy.” Recent advances in novel drug carrier systems (2012): 437-470.

‏‏Davidson, B.L.; Breakefield, X.O. (2003). Viral vectors for gene delivery to the nervous system. Nature Reviews Neuroscience. 4(5): 353.

Yoder KE, Rabe AJ, Fishel R and Larue RC (2021) Strategies for Targeting Retroviral Integration for Safer Gene Therapy: Advances and Challenges. Front. Mol. Biosci. 8:662331. doi: 10.3389/fmolb.2021.662331

Maes, Margaret E., et al. “Targeting microglia with lentivirus and AAV: Recent advances and remaining challenges.” Neuroscience letters 707 (2019): 134310.

‏https://encyclopedia.pub/entry/26397

‏