Lliurament de gens: diferència entre les revisions

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Edició següent →
Contingut suprimit Contingut afegit
VisualWikitext
Pàgina nova, amb el contingut: «'''Lliurament de gens''' és el procés d'introduir material genètic estrany, com ara ADN o ARN, a l'hoste cèl·lules. <...».
(Cap diferència)

Revisió del 12:00, 13 juny 2021

Lliurament de gens és el procés d'introduir material genètic estrany, com ara ADN o ARN, a l'hoste cèl·lules. [1] El lliurament de gens ha d’arribar al genoma de la cèl·lula hoste per induir expressió gènica. [2] L'èxit del lliurament de gens requereix que el lliurament de gens estranys es mantingui estable dins de la cèl·lula hoste i es pugui integrar al genoma o replicar-lo independentment. [3] Això requereix que es sintetitzi ADN estrany com a part d'un vector, que està dissenyat per entrar a la cèl·lula hoste desitjada i lliurar el transgen al genoma d'aquesta cèl·lula. [4] Vectors utilitzats com a el mètode per al lliurament de gens es pot dividir en dues categories, virus recombinants i vectors sintètics (virals i no virals). [2] [5]

En eucariotes complexes pluricel·lulars (més específicament weissmanistes), si el transgèn s’incorpora a les cèl·lules línia germinal de l’hoste, la cèl·lula host resultant pot passar el transgèn a la seva descendència. Si el transgèn s'incorpora a les cèl·lules somàtiques, el transgèn romandrà amb la línia cel·lular somàtica i, per tant, el seu organisme hoste. [6]

El lliurament de gens és un pas necessari en la teràpia gènica per a la introducció o silenci d'un gen per promoure un resultat terapèutic en pacients i també té aplicacions en la modificació genètica dels cultius. Hi ha molts mètodes diferents de distribució de gens per a diversos tipus de cèl·lules i teixits. [6]

Història

Els vectors basats en virus van sorgir als anys vuitanta com a eina per a l’expressió transgènica. El 1983, Albert Siegel va descriure l'ús de vectors virals en l'expressió de transgens de plantes, tot i que la manipulació viral mitjançant la clonació d'ADNc encara no estava disponible. [7] El primer virus que es va utilitzar com a vector de vacuna va ser el virus vaccinia el 1984 com a forma de protegir els ximpanzés contra l'hepatitis B . [8] El lliurament de gens no virals va ser informat per primera vegada el 1943 per Avery et al. qui va mostrar un canvi de fenotip cel·lular mitjançant l'exposició a ADN exogen. [9]

Mètodes

La transformació bacteriana consisteix a traslladar un gen d'un bacteri a un altre. Està integrat en el plasmidi receptor. i es pot expressar al nou amfitrió.

Hi ha una varietat de mètodes disponibles per administrar gens a les cèl·lules hostes. Quan els gens són lliurats a bacteris o plantes, el procés s’anomena transformació i quan s’utilitza per lliurar gens als animals s’anomena transfecció. Això es deu al fet que la transformació té una significat diferent en relació amb els animals, que indica la progressió a un estat cancerós. [10] Per a alguns bacteris no es necessiten mètodes externs per introduir gens, ja que són capaços de prendre naturalment ADN estranger. [11] La majoria de les cèl·lules requereixen algun tipus d'intervenció per fer que la membrana cel·lular sigui permeable a l'ADN i permeti a l'ADN per ser inserit de manera estable als hostes genoma.

Química

Els mètodes químics de distribució de gens poden utilitzar compostos naturals o sintètics per formar partícules que facilitin la transferència de gens a les cèl·lules. [2] Aquests vectors sintètics tenen la capacitat d'unir electrostàticament l'ADN o l'ARN i compactar el genètic. informació per donar cabuda a transferències genètiques més grans. [5] Els vectors químics solen entrar a les cèl·lules per endocitosi i poden protegir el material genètic de la degradació. [6]

Xoc per calor

Un dels mètodes més senzills consisteix a alterar l’entorn de la cèl·lula i després estressar-lo donant-li un xoc ??de calor. Normalment, les cèl·lules s'incuben en una solució que conté divalents cations (sovint clorur de calci) en condicions fredes, abans d'exposar-se a un pols de calor. El clorur de calci altera parcialment la membrana cel·lular, cosa que permet a l’ADN recombinant entrar a la cèl·lula hoste. Es suggereix que exposar les cèl·lules a cations divalents en estat fred pot canviar o debilitar l'estructura de la superfície cel·lular, fent-la més permeable a l'ADN. Es creu que el pols de calor crea un desequilibri tèrmic a través de la membrana cel·lular, que obliga l’ADN a entrar a les cèl·lules a través dels porus cel·lulars o de la paret cel·lular danyada.

Fosfat de calci

Un altre mètode senzill consisteix a utilitzar fosfat de calci per unir l'ADN i després exposar-lo a cèl·lules cultivades. La solució, juntament amb l'ADN, és encapsulada per les cèl·lules i es pot integrar una petita quantitat d'ADN al genoma. [12]

Liposomes i polímers

Liposomes s i polímers s es poden utilitzar com a vectors per administrar ADN a les cèl·lules. Els liposomes amb càrrega positiva s'uneixen amb l'ADN carregat negativament, mentre que es poden dissenyar polímers que interactuen amb l'ADN. [2] Formen lipoplexos i poliplexos respectivament, que després són capturats per les cèl·lules. Biocyclopedia.com. «[https: //biocyclopedia.com/index/genetics/genetic_engineering_and_biotechnology_gene_transfer_methods_and_transgenic_organisms/gene_transfer_transfection_methods_in_animals.php Mètodes de transferència de gens (transfecció) Enginyeria genètica i transferència de genètica en animals {{}} | Genètica, biotecnologia, biologia molecular, botànica | Biocyclopedia.com]». biocyclopedia.com. [Consulta: 18 juliol 2018]. </ref> també es poden combinar dos sistemes. [6] Els vectors no virals basats en polímers utilitzen polímers per interactuar amb l'ADN i formar poliplexos. [6]

Nanopartícules

L’ús de [[nanopartícules] inorgàniques i orgàniques és un altre enfocament no viral per al lliurament de gens. [13]<ef> Singh BN, Prateeksha, Gupta VK, Chen J, Atanasov AG. Enfocaments orgànics combinats basats en nanopartícules orgàniques per a la teràpia gènica. Trends Biotechnol. Desembre 2017; 35 (12): 1121-1124. doi: 10.1016 / j.tibtech.2017.07.010. </ref>

Físic

El lliurament de gens artificials es pot mediar mitjançant mètodes físics que utilitzen la força per introduir material genètic a través de la membrana cel·lular. [2]

Electroporació

alt =

L'electroporació és un mètode de promoció de competència. Les cèl·lules es xocen breument amb un camp elèctric de 10-20 kV / cm, que es creu que crea forats a la membrana cel·lular a través dels quals pot entrar l’ADN plasmídic. Després de la descàrrega elèctrica, els forats es tanquen ràpidament pels mecanismes de reparació de la membrana de la cèl·lula.

Biolística

Una pistola genètica utilitza biolística per inserir ADN a les cèl·lules

Un altre mètode utilitzat per transformar les cèl·lules vegetals és biolística, on les partícules d'or o tungstè es recobreixen amb ADN i després es disparen a cèl·lules de plantes joves o embrions vegetals. [14] Alguns materials genètics entren a les cèl·lules i es transformen ells. Aquest mètode es pot utilitzar en plantes que no són susceptibles a la infecció per "Agrobacterium" i també permet la transformació de plastids vegetals. Les cèl·lules de les plantes també es poden transformar mitjançant electroporació, que utilitza una descàrrega elèctrica per fer que la membrana cel·lular sigui permeable al DNA del plasmidi. A causa dels danys causats a les cèl·lules i l'ADN, l'eficiència de transformació de la biolística i l'electroporació és inferior a la transformació agrobacteriana. [15]

Microinjecció

Microinjecció és el lloc on s'injecta l'ADN a través de la [[embolcall nuclear] de la cèl·lula directament al nucli.

Sonoporation

Sonoporation utilitza ones sonores que creen porus en una membrana cel·lular per permetre l'entrada de material genètic.

Fotoporació

Fotoporació és quan s’utilitzen polsos làser per crear porus en una membrana cel·lular per permetre l’entrada de material genètic.

Magnetofection

Magnetofecció utilitza partícules magnètiques complexades amb ADN i un camp magnètic extern concentra partícules d'àcid nucleic en cèl·lules diana.

Hidroporació

Es pot utilitzar un efecte capil·lar hidrodinàmic per manipular la permeabilitat de les cèl·lules.

Agrobacterium

A. tumefaciens unint-se a una cel·la de pastanaga

A les plantes, l'ADN s'insereix sovint mitjançant Agrobacterium - recombination mediada, [16] aprofitant la seqüència de ADN-T de "'Agrobacterium" que permet la inserció natural de material genètic en cèl·lules vegetals. [17] Els teixits vegetals es tallen en petits pi eces i remullats en un fluid que conté "Agrobacterium" en suspensió. Els bacteris s’adheriran a moltes de les cèl·lules vegetals exposades pels talls. El bacteri utilitza la conjugació per transferir un segment d’ADN anomenat ADN-T del seu plasmidi a la planta. L'ADN transferit és pilotat al nucli de les cèl·lules vegetals i s'integra a l'ADN genòmic de les plantes hostes. El plasmidi T-DNA s'integra semi-aleatòriament al genoma de la cèl·lula hoste. [18]

En modificar el plasmidi per expressar el gen d’interès, els investigadors poden inserir el gen escollit de manera estable al genoma de les plantes. Les úniques parts essencials de l'ADN-T són les seves dues petites repeticions de vora (25 parells de bases), almenys una de les quals es necessita per a la transformació de les plantes. [19] [20] Els gens que s’han d’introduir a la planta es clonen en una planta transfor vector de mació que conté la regió d’ADN-T del plasmidi. Un mètode alternatiu és agroinfiltració. [21] [22]

Lliurament viral

L'ADN estrany que es transdueix a la cèl·lula hoste a través d'un vector d'adenovirus.

Virus, la distribució de gens mediatitzada utilitza la capacitat d'un virus per injectar el seu ADN dins d'una cèl·lula hoste i aprofita de la pròpia capacitat del virus de replicar i implementar el seu propi material genètic. Els mètodes virals d’administració de gens són més propensos a induir una resposta immune, però tenen una alta eficiència. [6] Transducció és el procés que descriu la inserció ADN a la cèl·lula hoste. Els virus són una forma particularment eficaç de subministrament de gens perquè l'estructura del virus evita la degradació per mitjà de lisosoma s de l'ADN que subministra al nucli de la cèl·lula hoste. [23] En la teràpia gènica, un gen destinat al lliurament s'empaqueta en una partícula viral amb deficiència de replicació per formar un vector viral. [24] Els virus utilitzats fins ara per a la teràpia gènica inclouen el retrovirus, l’adenovirus, el virus adeno-associat i el virus de l’herpes simple. No obstant això, hi ha inconvenients en l’ús de virus per administrar gens a les cèl·lules. Els virus només poden administrar trossos d’ADN molt petits a les cèl·lules, requereixen molta feina i hi ha riscos d’inserció aleatòria, efectes citopàtics i mutagènesi. [25]

El lliurament de gens basats en vectors virals utilitza un vector viral per subministrar material genètic a la cèl·lula hoste. Això es fa mitjançant l'ús d'un virus que conté el gen desitjat i l'eliminació de la part del genoma del virus que és infecciosa. [2] Els virus són eficients per lliurar material genètic al nucli de la cèl·lula hoste, que és vital per a la rèplica. [2]

vectors virals basats en ARN

Els virus basats en l'ARN es van desenvolupar a causa de la capacitat de transcriure directament a partir de transcripcions d'ARN infeccioses. Els vectors d'ARN s'expressen i s'expressen ràpidament en la forma específica, ja que no es requereix cap processament. La integració gènica condueix a l'expressió transgènica a llarg termini, però el lliurament basat en l'ARN sol ser transitori i no permanent. [2] Els vectors retrovirals inclouen oncoretrovirals, lentiviral i virus espumós humà. [2]

  1. ↑ Plantilla:Cite diari
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 «Avanços en sistemes de lliurament de gens». . DOI: 10.1007 / bf03256872. PMC: 3245684. PMID: 22200988.
  3. ↑ «Sistemes de lliurament de teràpia gènica journal = Revista índia de genètica humana». . DOI: 10.4103 / 0971-6866.112870. PMC: 3722627. PMID: 23901186.
  4. ↑ Gibson, Greg; Muse, Spencer V. A Primer of Genome Science. Third. 23 Plumtree Rd, Sunderland, MA 01375: Sinauer Associates, 2009, p. 304-305. ISBN 978-0-87893-236-8. 
  5. ↑ 5,0 5,1 «Disseny i desenvolupament de polímers per al lliurament de gens». Nature Reviews. Descobriment de drogues. DOI: 10.1038 / nrd1775. PMID: 16052241.
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 «Sistemes de lliurament viral i no viral per al lliurament de gens». . DOI: 10.4103 / 2277-9175.98152. PMC: 3507026. PMID: 23210086.
  7. ↑ «Plantes vectorials virals basades en tobamovirus». . DOI: 10.1007 / 978-3-642-60234-4_4. PMID: 10394716.
  8. ↑ «El virus de la vacuna recombinant viva protegeix els ximpanzés contra l'hepatitis B». Natura. Bibcode: ... 67M 1984Natur.311 ... 67M. DOI: 10.1038 / 311067a0. PMID: 6472464.
  9. ↑ Avery, Oswald T.; MacLeod, Colin M.; McCarty. Die Entdeckung der Doppelhelix (en alemany). Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg, 2017, p. 97-120 (Klassische Texte der Wissenschaft). DOI / 978-3- 662-47150-0_2 10.1007 / 978-3- 662-47150-0_2. ISBN 9783662471494. 
  10. ↑ Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian [et al.].. Garland Science. [https: //www.ncbi. nlm.nih.gov/books/NBK21052/ Molecular Biology of the Cell], 2002, p. G: 35. ISBN 978-0-8153-4072-0. 
  11. ↑ «Absorció d'ADN durant la transformació bacteriana». Nature Reviews. Microbiology, vol. 2, 3, March 2004, pàg. 241-9. DOI: 10.1038 / nrmicro844. PMID: 15083159.
  12. ↑ «[https: //www.slideshare .net / sarahairasantos / lecture-8-genetic-engineering-of-animal-cells Conferència 8 enginyeria genètica de cèl·lules animals]». www.slideshare.net, 2012 -01-25. [Consulta: 18 juliol 2018].
  13. ↑ Yin, Feng; Gu, Bobo; Lin, Yining; Panwar, Nishtha; Tjin, Swee Chuan; Qu, Junle; Lau, Shu Ping; Yong, Ken-Tye Coordination Chemistry Reviews. DOI: 10.1016 / j.ccr.2017.06.024.
  14. ↑ Head, Graham; Hull, Roger H; Tzotzos, George T. Genetic Modified Plants: Assessing Seguretat i gestió del risc. London: Academic Pr, 2009, p. 244. ISBN 978-0-12-374106-6. 
  15. ↑ Hwang, HH; Yu, M; Lai Arabidopsis Book, vol. 15, 2017, pàg. e0186. DOI: 10.1199 / tab.0186. PMC: 6501860. PMID: 31068763.
  16. ↑ Comitè del National Research Council (EUA) per identificar i avaluar els efectes no desitjats dels aliments modificats genèticament en la salut humana. [https: //www.ncbi. nlm.nih.gov/books/NBK215771/ Mètodes i mecanismes per a la manipulació genètica de plantes, animals i microorganismes]. National Academies Press (EUA), 01-01-2004. 
  17. ↑ «Transformació vegetal mediada per Agrobacterium: la biologia darrere de l’eina "gene-jockeying"». Microbiology and Molecular Biology Reviews, March 2003. DOI: 10.1128 / MMBR.67.1.16-37.2003. PMC: 150518. PMID: 12626681.
  18. ↑ The Plant Journal. DOI: 10.1111 / j.1365-313x.2004.02312.x. PMID: 15659104.
  19. ↑ «El plàsmid Ti de l'Agrobacterium Tumefaciens, un vector natural per a la introducció de gens NIF a les plantes?». A: Genetic Engineering for Fixació de nitrogen. 9, 1977, p. 159-79 (Basic Life Sciences). ISBN 978-1-4684-0882-9. 
  20. ↑ «Genetic anàlisi de la transferència i l’estabilització de l’ADN d’Agrobacterium a les cèl·lules vegetals». The EMBO Journal, vol. 2, 12, 1983, pàg. 2151-60. DOI: 10.1002 / j.1460-2075.1983. tb01716.x. PMC: 555427. PMID: 16453483.
  21. ↑ Thomson JA «[http: //www.eolss.net/sample-chapters /c17/e6-58-03-04.pdf Genetic Engineering of Plants]». Biotechnology, vol. 3.
  22. ↑ «Agroinfiltració eficient de plantes per a l’expressió transitòria d’alt nivell de proteïnes recombinants». Journal of Visualized Experiments. DOI: 10.3791 / 50521. PMC: 3846102. PMID: 23913006.
  23. ↑ Plantilla:Cite diari
  24. ↑ [https: //archive.org/details/molecularcellbi000lodi Molecular Cell Biology]. quarta. W. H. Freeman i Companyia, 2000, p. secció 6.3, virus: estructura, funció i usos. ISBN 9780716737063. 
  25. ↑ «Progressos recents en nanomaterials per a aplicacions de lliurament de gens revista = Biomaterials Science». . DOI: 10.1039 / C6BM00441E. PMID: 27480033.
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Lliurament_de_gens&oldid=27464690»