Medisinsk bioteknologi - Genterapi

Hva er mutasjoner?

Mutasjoner er endringer i DNA eller RNA som utgjør den genetiske informasjonen.

Hvordan er mutasjoner averlige i bakterier?

Bakterier formerer seg ved todeling, så mutasjonene overføres alltid til dattercellene.

Hvordan kan mutasjoner være arvelige i mennesker?

Mutasjoner er arvelige hos mennesker når de skjer i kjønnsceller, slik at de kan overføres til neste generasjon.

Hva er somatiske mutasjoner, og er disse arvelige?

Somatiske mutasjoner skjer i kroppsceller og er ikke arvelige.

Hvilke fordeler har mennesker i forhold til bakterier når det kommer til mutasjoner?

• Diploide celler - friskt “backup”-allel

• Beskyttende cellekjerne

• Mange typer celler og vev - mutasjon i én celle påvirker ikke nødvendigvis hele kroppen

Hva er forskjellen på dominante og recessive mutasjoner?

Dominante mutasjoner krever bare én kopi for å uttrykke en egenskap

Recessive mutasjoner må være til stede i to kopier/alleler for å uttrykkes.

Hvordan kan genetiske og miljømessige faktorer føre til sykdom?

Arvelige gener + miljøfaktorer → økt risiko

Feil i antall eller struktur på kromosomer

Hva er forskjellen på genotype og fenotype?

Genotype: kombinasjonen av allelene i individet.

Fenotype: den observerbare egenskapen, hvordan genet kommer til uttrykk.

Hva betyr gain of function og loss of function?

Begrepene brukes til å beskrive effekten av en mutasjon på et gen.

Gain of function: Mutasjonen fører til at genet/proteinet får en ny eller økt funksjon. Ofte dominant.

Loss of function: Genet/proteinet fungerer dårligere eller ikke i det hele tatt. Ofte recessiv.

Hva er haploinsuffisiens?

Ved haploinsuffisiens er ett fungerende allel ikke tilstrekkelig for normal funksjon. Dette skyldes ofte at det andre allelet har en loss of function-mutasjon.

Hva er dynamiske mutasjoner?

Dynamiske mutasjoner er mutasjoner der repeterte DNA-sekvenser utvides over generasjoner.

Hva er dominante negative mutasjoner?

Dominante negative mutasjoner er en type mutasjon der det muterte genet produserer et protein som ikke bare er defekt i seg selv, men som også hemmer funksjonen til det normale proteinet som produseres fra det andre allelet i cellen.

Hva er tandem CAG-repetisjoner, og hvilke konsekvenser har dette?

Tandem CAG-repetisjoner er når DNA-sekvensen CAG gjentas flere ganger rett etter hverandre.

Dette fører til en utvidet polyglutaminkjede (polyQ) i proteinet, som kan gi feilfolding, proteinaggregering og celledød, særlig i nerveceller. Forårsaker sykdommer som huntingtons.

Hvordan oppstår tandem CAG-repetisjoner?

Tandem CAG-repetisjoner kommer av at DNA-polymerase “sklir” under replikasjon av repeterende sekvenser, slik at en løkke med ekstra CAG dannes i den nye tråden.

Hva kjennetegner mutasjoner i mitokondrielt DNA?

• Høy mutasjonsrate

• Mutasjoner påvirker energiomsetningen

• Mitokondrielt DNA rves kun fra moren

Hva er imprinting?

Imprinting er en epigenetisk prosess der bare én foreldrekopi av et gen er aktiv, mens den andre er slått av med DNA-metylering.

Hva er genterapi, og hvilke strategier finnes?

Genterapi er medisinsk behandling som bruker rekombinant DNA-teknologi.

Strategier:

• Tilføre fungerende gener

• Regulere genaktivitet

  • Endre genomet direkte (f.eks. CRISPR)

Nevn noen fordeler og ulemper ved genterapi.

• Kan gi varig effekt

• Risiko for bivirkninger og ulik behandlingseffekt

• Effektens varighet varierer

Hva er erstatningsgenterapi?

Introduksjon av en enkelt god kopi av et gen for å kurere defekten i en recessiv tilstand.

Hva er hovedtrinnene i genterapi?

1. Identifisere og karakterisere genet.

2. Klone en funksjonell kopi av genet

3. Velge en passende vektor

4. Bestemme metode for levering

5. Sikre at genet uttrykkes og produserer funksjonelt protein

Hva er forskjellen på somatisk og germline genterapi?

Somatisk genterapi: Endrer gener i kroppsceller. Påvirker bare pasienten, ikke arvelig.

Germline genterapi: Endrer gener i egg-/sædceller eller embryo. Arvelig – påvirker fremtidige generasjoner.

Hva er forskjellen på integrerende og ikke-integrerende genterapi?

Integrerende:
Genetisk materiale bygges inn i vertens genom
→ Langvarig effekt
→ Risiko for utilsiktede mutasjoner og kreft

Ikke-integrerende:
Genet settes inn uten å bli en del av vertens genom
→ Midlertidig effekt
→ Lavere risiko

Hva er forskjellen på ex vivo og in vivo genterapi?

Ex vivo:
Celler tas ut av kroppen (f.eks. blod eller benmarg), genmodifiseres i laboratoriet og settes tilbake i pasienten.
→ Kontrollert miljø, men mer komplisert.

In vivo:
Gener eller genredigeringsverktøy leveres direkte til celler i kroppen, uten å ta ut cellene.
→ Mindre invasivt, men vanskeligere å styre nøyaktig hvor det virker.

Hva er vektorer, og hvilke hovedtyper har vi?

Vektorer brukes til å frakte genetisk materiale. Hovedtypene er virale og ikke-virale (plasmider, nanopartikler, liposomer).

Hvorfor brukes virus som vektorer?

• Virus infiserer naturlig celler for å sette inn sitt eget genetiske materiale og lage kopier av seg selv

• De inneholder genetisk informasjon (DNA eller RNA)

• Er bygget opp av proteinskall (capsid) og ofte en lipidmembran (envelope)

Hvorfor fungerer adenovirus bra for genterapi?

• Gir vanligvis bare milde symptomer (forkjølelse)

• Ikke-integrerende → lav risiko for mutasjoner

• Enkle å produsere i store mengder

• Vet mye om dem

Hvordan brukes adenovirus i genterapi?

1. Går inn i menneskecellen ved å gjenkjenne reseptorene CAR og integrin

2. Viruset går inn i cellen gjennom endocytose

3. Adenoviruset injiserer DNA-et sitt inn i kjernen

Hvilke begrensninger finnes ved bruken av adenovirus for genterapi?

• Kan føre til alvorlig sykdom hos folk med svekket immunforsvar

• Gir kun kortvarig genuttrykk → ikke egnet for langvarig eller arvelig behandling

• Kroppen kan ha immunitet → reduserer effektivitet, særlig ved gjentatt bruk

• Begrenset kapasitet for å levere genetisk materiale

Hva kjennetegner retrovirus i genterapi?

• Integreres i vertens genom (gir langvarig effekt)

• Inneholder RNA og genet for revers transkriptase

  • RT-genet fjernes for sikkerhet i terapiversjoner; enzymet pakkes med viruset

• Trenger delende celler

Hva kjennetegner adeno-assosiert virus (AAV) i genterapi?

• Kan integreres i kjent sted eller være ikke-integrerende

• Ikke-immunogen og ufarlig → kan brukes gjentatte ganger

• Infiserer ikke-delende celler og mange vev

• Liten DNA-kapasitet

• Ny metode

Hva kjennetegner liposomer i genterapi?

• Uspesifikke

• “Væpnede” liposomer kan bli direkte injisert i svulster

Hva innebærer aggressiv genterapi mot kreft?

• Gen-erstatning: f.eks. p53 (tumor-suppressor)

• Direkte angrep: f.eks. WBC med TNF-gener

• Immunprovokasjon: sette inn fremmede HLA-gener i kreftceller

• Selvmordsgen-terapi:
   1) Enzymgen inn i kreftceller
   2) Enzym aktiverer prodrug til cytotoksisk stoff
   3) Dreper cellene med enzymet

Hvordan brukes RNA i genterapi?

• RNA binder seg til mål-mRNA

• Hindrer translasjon eller fører til mRNA-nedbrytning

• Kan målrette spesifikke gener uten å endre DNA

Hva er antisense-oligonukleotider og hvordan virker de?

• Korte, syntetiske DNA- eller RNA-tråder

• Binder seg til spesifikt mRNA

  • Hindrer translasjon eller fører til mRNA-nedbrytning