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Obwohl die Gentherapie hat gezeigt, viel versprechen, in den letzten zehn Jahren, eine der wichtigsten Herausforderungen ist nach wie vor die Kontrolle der Expression eines Gens, wenn sie transplantiert wurde in eine Zelle.
Wie viele Wissenschaftler haben bereits berichtet, transplantierten Gene abschalten vorzeitig, oder, in einigen Fällen könnten sie sich nicht deaktivieren schnell genug, was zu einer unerwünschten Überproduktion von Ersatz-Protein.
Ein Weg, um dieses Problem ist die Steuerung der Expression des Gens mit transplantiert ein System durch ein kleines Molekül, beispielsweise Rapamycin, ein gut charakterisiert immunsuppressiven Medikamenten.
Als Wissenschaftler haben die geplante Strategie, sie Stich einer chemischen Schalter neben dem Gen, das nur Rapamycin (oder Derivat) Moleküle können. Nach Verabreichung des Medikaments, das Gen wird auf die zu-Protein-Produktion.
Bereits Forscher haben die Wirksamkeit dieses Ansatzes in der Leber-, Muskel-, und Auge.
Nun hat ein Team von Wissenschaftlern Bericht in einem Artikel online veröffentlicht heute in der Zeitschrift sie Gentherapie gelungen, den so genannten "Rapamycin-Gen-Aktivierung"-System für die Arbeit in den Speicheldrüsen.
Wie die Wissenschaftler feststellten, ihre Feststellung, könnte eines Tages eine wichtige Auswirkungen auf die Behandlung einer Vielzahl von mündlichen und möglicherweise systemischen Bedingungen mit Gentherapie.
"Unsere Daten einen wichtigen ersten Schritt in Richtung der Anwendung der Technik in die Speicheldrüsen," sagte Dr. Bruce Baum, der Senior-Autor auf dem Papier und ein Wissenschaftler auf der NIH National Institute of Dental und Kraniofaziale Forschung. "Unser nächstes Ziel wird es sein, die Technik weiter zu verfeinern und es zur Behandlung von Krankheiten."
Seit Jahrzehnten sind die meisten Biologen haben auf das Dogma, dass die Drüsen im Körper entweder sezernieren Proteine in die Blutbahn, genannt endokrine Sekretion, oder führen sie nach außen durch einen Kanal, zum Beispiel, um den Mund oder Darm, genannt exokrine Sekretion. Aber, nach dem Dogma, sie können nicht beides.
Speicheldrüsen sind eine Ausnahme von dem Dogma. Sie nicht nur sekretieren Proteine in Speichel dann in den Mund in einem exokrine Weise, aber auch teilweise in den Blutkreislauf in einer endokrinen Mode.
Diese doppelte sekretorischen Funktion hat die Speicheldrüsen eine faszinierende, aber oft übersehen, Ziel für die Gen-Experimente. "Das Faszinierende ist, in der Theorie könnte man nutzen Gentherapie in die Speicheldrüsen zu behandeln entweder mündlich und systemischen Bedingungen oder Ein-Gen-Erkrankungen, wie Diabetes und Wachstumshormon-Mangel", sagte Baum, der hat die Speicheldrüsen für fast drei Jahrzehnten.
Baum-Gruppe und andere haben bereits bestätigt diese Theorie in tierexperimentellen Studien. Sie fanden heraus, dass, je nachdem, das Signal für das Protein, der Speicheldrüsen sezernieren können in beide Richtungen.
der Gruppe, auch in einer Reihe von Gen-Experimente, dass die Speicheldrüsen sezernieren werden die übertragenen Gene die Protein-Produkte in einer normalen, physiologischen Weg, die zeigen, dass ihr Potenzial als Standort für eine Gen-Therapie wird auch über die Mund.
In der aktuellen Gentherapie Papier, Wang et al. vermutet, dass die Rapamycin-System könnte auch in den Speicheldrüsen.
In einer Reihe von Experimenten, die Wissenschaftler zeigten, dass die Herstellung von menschlichen Wachstumshormon (HGH) und seine Sekretion in den Speichel von Ratten konnte geregelt werden mit Rapamycin für mindestens drei Mal in 16 Tagen.
Ratten, die nicht Rapamycin hatte keine HGH in ihrem Speichel. HGH wurde als Ersatz für exokrine Protein in dieser Studie. Normalerweise jedoch, HGH ist sezernierte über einen "geregelten Weg" in der vorderen Hypophyse, was dazu führt, dass seine Sekretion im Blut.
jedoch in Speicheldrüsen, Sekretion aus einem geregelten Weg führt Sekretion in den Speichel. Die Wissenschaftler fanden nur eine kleine Menge von HGH im Blut im Vergleich zu Speichel, Speicheldrüse, die die Freigabe dieses Protein in der gleichen Weise wie die Hypophyse normalerweise tut.
Um das therapeutische Gen und die Rapamycin-basiertes System, zwei Adenoviren injiziert wurden durch die mündliche Ductus der Ratte der Speicheldrüsen.
"Das System hat mehrere wichtige Komponenten," Dr. Jianghua Wang, ein Wissenschaftler im Labor des Dr. Baum und führen Autor auf dem Papier, erläutert. "Ein Virus enthält die HGH-Gens und der zweiten Gene-Virus liefert Codierung ein DNA-bindendes Protein-Domäne und einer Aktivierung domain protein." Wang fügte hinzu, dass die DNA-bindende Domäne Protein anhängen können auf die Web-Seite neben dem HGH-Gen in den ersten Virus.
Sowohl die Aktivierungs-und DNA-bindende Domäne Proteine fusioniert zu einem Rapamycin Bindungsstelle. Bei der Verwaltung, Rapamycin wird die beiden Bereiche, die zur Aktivierung der HGH-Gen. Ohne Rapamycin, keine Verbindung und somit keine Aktivierung auftreten können.
Rapamycin wird in der Regel verwendet um zu verhindern, dass die Ablehnung in Patienten, die Organtransplantation. Es unterdrückt das Immunsystem und Zeit, andere Wissenschaftler untersuchen, ob es auch zur Behandlung von Krebs.
Die Anwendung von Rapamycin in einem Gen-Regulierung könnte durch seine immunsuppressive Maßnahmen. Bei der Verwendung bei Patienten, es könnte dazu führen, dass Infektionen der Körper nicht in der Lage ist, auf.
Mehrere Wissenschaftler auf dem Gebiet haben versucht, einen Weg finden, um dieses Problem untersucht und Analoga von Rapamycin. Einige der Analoga erwies sich als genauso wirksam wie Rapamycin selbst, aber ohne die immunsuppressive Wirkungen.
Wang stellte fest, dass Adenoviren sind nicht ideal Vektoren für den Gentransfer in die Menschen, weil sie evozieren eine große Immunantwort. Sie sind jedoch hilfreich, um potenzielle Gentherapie bei Tieren.
auch, sie kann sinnvoll sein, für kurzfristige Anwendungen beim Menschen. Um die Unterdrückung der Immunreaktion in der Ratten, die von der Adenovirus, die Wissenschaftler auch injiziert Dexamethason, ein Medikament zur Verringerung der verwendeten Immunreaktionen in der klinischen Praxis und tierexperimentellen Studien.
"Angesichts dieser Ergebnisse", sagte Wang, "ist es möglich, Übertragung und Kontrolle, die Gene in die Speicheldrüsen zur Behandlung einer Vielzahl von oralen Bedingungen." Zum Beispiel, orale Geschwüre oder Infektionen sind häufig, aber schwer zu behandeln. Mit dem Ansatz Rapamycin, die Dauer der Behandlung kontrolliert werden konnte. "
Pilz-und bakterielle Infektionen, zum Beispiel, die in der Regel eine Behandlung erfordern etwa 10-14 Tage, dh über einen Zeitraum die Wissenschaftler zeigten, konnte erreicht werden, mit ihrem System. Mündliche Ulcera, das kann dazu führen, zum Beispiel aus der Bestrahlung der Mund-oder Chemotherapie, könnten von der Therapie mit einem einzigen Gen.
Bestimmte Wachstumsfaktoren und Zytokine, die Proteine, die bei der Regulierung der Immunantwort, getestet wurden für ulcers. Diese Protein Drogen zu werden, mit häufigen Injektionen oder die lokale Anwendung mit Cremen.
"Der große Vorteil der Gentherapie ist, dass nur eine von Genen, sondern von mehreren Protein Injektionszwecke, erforderlich ist, so dass es weniger teuer und leichter zu ertragen für die Patienten", erklärte Wang. Darüber hinaus therapeutische Gene in das Speicheldrüse könnte eine höhere lokale Konzentration von Medikamenten ist möglich, mit den allgemeinen Injektionszwecke in Blut oder Muskeln.
"Der nächste Schritt wird die Verwendung von Rapamycin in der Lieferung von Genen für die langfristige Ausdruck mit einem Adeno-assoziierten Virus (AAV),", sagte Baum. AAV hat den Vorteil, über Adenovirus-in, dass nur eine minimale Immunantwort wird nach der Lieferung, was bedeutet, dass dieses Virus hat das Potenzial für eine breitere Verwendung in den Menschen. Auch die Expression des Proteins ist viel mehr als erreicht werden kann, mit Adenovirus. "Unsere Gruppe hat gezeigt, Protein-Expression mit einem AAV bis zu einem Jahr bei Mäusen."
Wurden in Zusammenarbeit mit Drs. Baum und Wang waren Drs. Antonis Voutetakis und Changyu Zheng. Die Studie trägt den Titel ", Rapamycin Kontrolle exokrine Protein im Speichel nach dem adenoviralen Vektor-vermittelte Gen-Transfer" und es war online veröffentlicht in der Zeitschrift Gentherapie am Donnerstag, den 22. Januar 2004.