Доставка генов ( англ. gene delivery ) — процесс доставки целевых генов в ядро клетки-мишени.

Этапы

Процесс состоит из следующих этапов:

1. упаковка генов в вектор ;
2. доставка векторов к клеткам-мишеням;
3. введение генов в клетки;
4. введение генов в клеточное ядро.

Описание

Простейшим вектором для гена является плазмида — кольцевая ДНК из нескольких тысяч пар нуклеотидов , созданная методами генной инженерии . Плазмида содержит целевой ген и его промотор , а также различные регуляторные и сигнальные последовательности, необходимые для синтеза больших количеств полноценной мРНК и целевого белка. Помимо этих компонентов плазмида содержит сервисные последовательности и гены, благодаря которым её можно размножать в клетках бактерий . В генной терапии плазмидную ДНК часто называют «голой ДНК» (naked DNA), имея в виду, что ген не помещен в защитный наноконтейнер. Эффективность переноса генов посредством «голой ДНК» невысока, однако при этом в организм не вносятся , биологические эффекты которых не всегда предсказуемы.

Для повышения эффективности доставки генов в клетки предложено использовать вирусные векторы (аденовирусные, лентивирусные и др.), и невирусные векторы ( липосомы , дендримеры , ДНК-липидные комплексы и др.). Адресная доставка определяется наличием на поверхности векторов специальных молекул, узнаваемых рецепторами на клетках-мишенях. Такими молекулами могут быть белки вирусного капсида , узнаваемые рецепторами клеточной мембраны , антитела к поверхностным клеточным антигенам , встроенные в мембрану липосом, молекулы , которые усиленно захватываются опухолевыми клетками. ДНК терапевтических генов может непосредственно входить в цитоплазму клетки, например, при слиянии липосомы с цитоплазматической мембраной. По другому сценарию клеточная мембрана в месте прикрепления вектора втягивается (инвагинируется) и отшнуровывается в цитоплазму, образуя мембранный пузырек ( эндосому ). Эндосомы затем сливаются с другими везикулами , однако с помощью некоторых физико-химических приемов удается высвободить вносимые гены непосредственно в цитоплазму. В ядро эти гены попадают при делении клеток, когда исчезает и вновь формируется ядерная мембрана, и часть внесенной ДНК оказывается в ядре. У лентивирусных векторов имеется специальный белок, помогающий импортировать РНК -геном вируса и встроенный в него терапевтический ген в ядро через ядерные поры. Благодаря этому свойству, лентивирусные векторы способны вносить гены в ядра неделящихся или редкоделящихся клеток, таких, как нейроны , клетки сердечной мышцы, стволовые клетки . Попадание гена в ядро необходимо для того, чтобы он встроился в геном клетки и начал функционировать, как его часть. В случае лентивирусного РНК-генома он вначале превращается в ДНК-геном с помощью вирусных и ядерных ферментов. Гены, которые не встраиваются в геном, все равно должны попасть в ядро, потому что там находятся ферментные системы синтеза и процессирования мРНК, с которой затем в цитоплазме будет синтезироваться требуемый белок.

См. также

• Рекомбинантная структура
• Таргетинг (медицина)

Литература

• (англ.) Segura T., Shea L. D. Materials for non-viral gene delivery (неопр.) // Annual Review of Materials Research . — 2001. — Т. 31 . — С. 25—46 . — doi : .
• (англ.) Luo D., Saltzman W. M. Synthetic DNA delivery systems (англ.) // Nature Biotechnology : journal. — Nature Publishing Group , 2000. — January ( vol. 18 , no. 1 ). — P. 33—7 . — doi : . — .

Ссылки

• При написании этой статьи использовался материал из издания « Словарь нанотехнологических терминов » (2009—…), доступного по лицензии Creative Commons .

Это заготовка статьи о нанотехнологиях . Помогите Википедии, дополнив её.