Liệu pháp gen
Khả năng dễ dàng thao tác DNA để chuyển vào các tế bào, ở khía cạnh sao chép gen tái tổ hợp có thể được hoàn tất, khiến việc chuyển những gen đã được sửa chữa hoặc những gen làm nhiệm vụ sửa chữa nhằm vào trị liệu những bệnh do gen và chịu ảnh hưởng của gen đã trở thành khả thi. Mặc dầu cần có những tiến bộ liên tục trong khoa học cơ bản và kỹ thuật học chuyển gen trước khí tiến hành những ứng dụng lâm sàng, song ý nghĩa quan trọng cuối cùng của những tiếp cận trị liệu này và tiến bộ gia tốc trong labô đòi hỏi các nhà nhi khoa phải hiểu những khả năng trị liệu này được thiết kế và vận hành ra sao.
Định nghĩa
Liệu phép gen (LPG) là chuyển ADN tái tổ hợp, dẫu là tạm thời hoặc vĩnh viễn, vào trong tế bào người để sửa chữa bệnh. Hiện thời, LPG liên quan đến chuyển các phân tử ADN tái tổ hợp vào trong các tế bào thân nhằm sửa chữa đủ loại bệnh (Bảng 3. 10.1, Hình 3. 10.1)
Hình 3. 10.1
Thiết kế một đơn vị sao chép để biểu thị các đapeptid tái tổ hợp. Những cấu trúc gen được tạo ra bằng cách dùng kỹ thuật tải tổ hợp ADN trong các plasmid. ADN được thiết kế để chứa cấu trúc (chuỗi) tác nhân thúc đẩy, tăng cường, một vị trí khởi động sao chép, cADN hoặc gen mã hóa đa peptide mong muốn, và kết thúc thích hợp và polyadenyl - hóa. Sau khi chuyển vào tế bào mục tiêu, cấu trúc gen mới này chỉ đạo quá trình tổng hợp mARN. ARN trưởng thành được xuất khẩu sang các thể ribô, tại đây nó được phiên mã bởi bộ máy tế bào thành đa peptid tái tổ hợp có thể phục hồi những trục trặc sinh lý ở những tế bào có thiếu hụt về hoạt động của gen hoặc được chuyển tới những vị trí cách xa, nơi diễn ra những hiệu quả trị liệu.
Bảng 3.10.1
| Khuyết tật một gen | Gen liên quan | Cơ quan/Tổ chức mục tiêu |
| - Thiếu hụt miễn dịch kết hợp nặng | Adenosine deaminase | Mô lympho |
| - Thiếu hụt kháng Trypsin anpha 1 | Anpha 1 Antitrypsin | Phổi (khí thũng) |
| - Xơ nang | Xơ nang - Xuyên màng - Điều hòa | gan (xơ) Phổi, tụy |
| - Ưa chảy máu A và B | Các yếu tố VIII, IX | Đông máu |
| - Bệnh Gaucher | Acid beta-glucosidase gluco cerebrosidase | Đại thực bào, gan, lách, phổi |
| - Bệnh huyết sắc tố beta | Beta-globin | Các nhân tố tạo máu |
| - Tăng cholesterol máu có tính gia đình | Thụ thể LDL | Gan: các tế bào mạch máu, nội mô, cơ nhẵn |
| - Phenylcetôn-niệu | Phenylalanine hydroxylase | Gan |
| - Những tính trạng phức hợp | Tiếp cận DTH | Cơ quan/tổ chức mục tiêu |
| - Ung thư | Cytochine, Gen HLA thymine kinase p53 | Đủ loại |
| - HIV-1 | Cấu trúc phản chiếu tác nhân tăng cường miễn dịch | Hệ miễn dịch |
Việc chuyển gen được tiến hành thông qua vai trò trung gian của các vectơ, còn gọi là những chiếc xe vận chuyển gen, thực hiện việc chuyển ADN, ARN plasmid, hoặc các oligo-nucleotide tới các tế bào mục tiêu, làm thay đổi sự biểu thị của mARN đặc hiệu điều khiển việc tổng hợp protein trị liệu bởi các tế bào đã được “nhiễm” gen chuyển đến. Vectơ được các tế bào mục tiêu thiết kế để làm nhiệm vụ gắn và sáp nhập. Vectơ ADN được vận chuyển đến nhân tế bào, tại đây bộ máy sao chép của tế bào sản xuất ra một mARN (thông tin viên) tái tổ hợp. ARN tái tổ hợp được xử lý và được “xuất khẩu” từ nhân tế bào tới các thế ribô, tại đây sự phiên mã của ARN tạo ra sản phẩm protein có tác dụng trị liệu. Protein tái tổ hợp có thể sửa chữa những khuyết tật của tế bào trong tế bào mục tiêu hoặc được chế tiết ra để làm thay đổi chuyển hóa tế bào tại những vị trí cách xa. Vectơ ADN có thể bị xuống cấp với các tiêu thể (lysosome), được giữ lại bên trong nhân tế bào, hoặc được chỉnh hợp vĩnh viễn vào trong vấn gen của tế bào vật chủ. Trong trường hợp này, ADN tái tổ hợp sẽ mất đi với mỗi lần phân bào, mà sự biểu thị (độ xuyên) của nó tùy thuộc mức phân bào (Nguyên nhiễm) và tái tạo các tế bào mục tiêu. Nếu ADN tái tổ hợp được chỉnh hợp vĩnh viễn vào các thể nhiễm sắc của các tế bào tổ tiên của vật chủ có khả năng tự đổi mới, thì ADN sẽ vĩnh viễn truyền cho hết thảy những tế bào con gái của mình. Chuyển và chỉnh hợp các gen vào trong các tế bào mầm sẽ tạo ra một tình trạng được DT qua các thế hệ. Việc chuyển dòng tế bào đã được tiến hành theo thường quy ở đủ loại các loài vật có vú thực nghiệm, nghĩa là những súc vật chuyển gen (transgenic animals). Mặc dầu, trong thực nghiệm việc chuyển ADN vào trong cả dòng tế bào thân tế bào mầm ở người là điều khả thi, song, hiện thời, chỉ việc chuyển tế bào thân mới được xem là không trái đạo lý. Những cuộc tranh cãi gay gắt xung quanh tác động về y khoa, đạo đức, xã hội và kinh tế của liệu pháp gen dùng cả dòng tế bào thân lẫn tế bào mầm ở người đã kéo theo những thành tựu kỹ thuật khiến giờ đây ta có khả năng ứng dụng kỹ thuật chuyển gen vào việc điều trị những bệnh ở người.
Kỹ thuật tái tổ hợp ADN hiện thời khiến việc sử dụng ARN hoặc các gen như là các tác nhân hoặc thuốc trị liệu trở thành khả thi. Nhờ hiểu biết chi tiết vòng đời của các virus, kể cả các virus sao chép ngược (retro virus) virus hạch, ta có được cơ sở khoa học cần thiết để tạo ra những vectơ (phương tiện vận chuyển) chuyển các phân tử tải tổ hợp vào đủ loại các tế bào và các cơ quan.
Lúc đầu, LPG nhắm vào việc chuyển các gen vào các tế bào thân đặng sửa chữa những rối loạn do một gen gây ra, nghĩa là những sai lầm chuyển hóa bẩm sinh, song giờ đây cũng nhằm vào điều trị các bệnh ung thư, bệnh nhiễm trùng, và những bệnh mắc phải khác. LPG còn bao gồm cả việc điều trị bằng gen làm thay đổi nhiều loại hoạt tính tế bào hoặc tăng cường các thuộc tính hoặc hoạt tỉnh của các gen bình thường hiện hữu, việc sử dụng những tế bào mầm và các cơ quan tế bào (ti lạp thể, tâm động..) đa năng, việc sử dụng cả các tiền tế bào một nhân và tế bào một nhân (cả cây cỏ và súc vật) cũng như các tác nhân phản ứng sinh học (bioreactor) để sản xuất ra các phân tử tái tổ hợp có lợi ích trị liệu, và việc sử dụng các protein và gen được thiết kế sinh học nhằm điều trị các bệnh di truyền và các bệnh mắc phải ở người.
LPG tế bào thân khác LPG tế bào mầm ra sao?
Có hai tập LPG có thể được nhìn nhận:
1. Sử dụng vĩnh viễn chất liệu gen mới hoặc đã được làm thay đổi đem chuyển vào các tế bào mầm, được gọi là LPG dòng tế bào mầm, cho phép truyền các gen từ các thế hệ sang con cái; và
2. Chuyển ADN vào các tế bào thân mà không thể truyền lại cho các thế hệ mới được, gọi là LPG tế bào thân.
Phần lớn những bệnh hiện thời được xem xét sử dụng LPG đều là những bệnh do nguyên nhân một gen hoặc do tương tác giữa nhiều gen, và người mắc bệnh là mục tiêu của LPG. LPG tế bào thân này cho những người có bệnh thì phù hợp với mô hình hiện thời về chăm sóc y khoa, nghĩa là điều trị những người đã mắc hoặc có bản chất phát sinh một bệnh nguy hiểm vì lý do không thể “sửa chữa” hoặc làm thay đổi những gen có bản chất được xem là có hại trước khi thụ thai, nên LPG tế bào mầm nằm ngoài mô hình này của y khoa và không được chấp nhận trên thế giới. Do vậy, phần tiếp theo sẽ tập chú vào LPG tế bào thân; cơ sở khoa học của LPG, những gen là ứng cử viên và một số những hạn chế hiện nay đối với trị liệu gen.
Đơn vị sao chép cho LPG tế bào thân
ADN bổ sung tải tổ hợp (cDAN) còn gọi là những gen mã hóa các protein trị liệu giống như hết thảy mọi gen của tế bào một nhân (hay tiền tế bào một nhân) phải chứa đựng tất cả các nhân tố cần cho việc điều khiển sao chép gen gồm một vị trí khởi động và những tác nhân thúc đẩy và tác nhân tăng cường quyết định tầm mức và sư điều hoà, mang tính đặc hiệu tế bào, việc sản xuất ra mAR mã hóa sản phẩm gen trị liệu. Việc kiểm soát sao chép gen được đưa vào thì được điều khiển bởi các cấu trúc nucleotide (những nhân tố tác động cis) được nhận dạng bởi các protein nhân (tế bào) (yếu tố tác động truyền - thanh) hiện diện trong các tế bào mục tiêu. Những yếu tố tác động truyền này điều khiển việc sao chép (sản xuất ARN từ ADN) gen được cài vào. Những nhân tố sao chép, bao gồm những tác nhân tăng cường, những tác nhân thúc đẩy, những tác nhân làm yên lặng (silencer), những vị trí khởi động sao chép, những vị trí nối ghép ARN, và những tín hiệu kết thúc và adenyl - hoá, đều có thể được sáp nhập vào để đạt tới mức mARN mong muốn, tính đặc hiệu mô tế bào và tế bào, hoặc những đặc điểm khác của điều hòa gen cần cho yêu cầu sửa chữa về mặt sinh lý bởi protein tái tổ hợp. Hình 3.10.1 mô tả một đơn vị sao chép điển hình. Còn nhiều cấu trúc phức hợp khác có chứa những tác nhân thúc đẩy tăng cường hoặc chuỗi ADN đặc hiệu tế bào có thể được thiết kế đưa vào các vectơ để trao tính đặc hiệu tế bào và năng lực kiểm soát nồng độ mARN được tạo ra từ gen được cài vào. Hiện nay ta đã tạo ra được cả một kho những nhân tố thúc đẩy - tăng cường rất phong phú để đạt tới những mức biểu hiện gen thích hợp trong các tế bào mục tiêu cụ thể.
Hình 3. 10.1
Thiết kế một đơn vị sao chép để biểu thị các đapeptid tái tổ hợp. Những cấu trúc gen được tạo ra bằng cách dùng kỹ thuật tải tổ hợp ADN trong các plasmid. ADN được thiết kế để chứa cấu trúc (chuỗi) tác nhân thúc đẩy, tăng cường, một vị trí khởi động sao chép, cADN hoặc gen mã hóa đa peptide mong muốn, và kết thúc thích hợp và polyadenyl - hóa. Sau khi chuyển vào tế bào mục tiêu, cấu trúc gen mới này chỉ đạo quá trình tổng hợp mARN. ARN trưởng thành được xuất khẩu sang các thể ribô, tại đây nó được phiên mã bởi bộ máy tế bào thành đa peptid tái tổ hợp có thể phục hồi những trục trặc sinh lý ở những tế bào có thiếu hụt về hoạt động của gen hoặc được chuyển tới những vị trí cách xa, nơi diễn ra những hiệu quả trị liệu.
Những hệ vectơ
Một vectơ được xem là lý tưởng sẽ có khả năng điều hành trong cơ thể sống thông qua mọi con đường, nhằm đúng mục tiêu là những tế bào được quan tâm, được chỉnh hợp an toàn vào vốn gen trong tế bào thân, và được chuyển vào hết thảy các tế bào con (gái). Vị trí chỉnh hợp gen sẽ mang tính đặc hiệu, sẽ gồm việc cắt bỏ gen khuyết tật và thay bằng một gen bình thường. Sau cùng, vectơ sẽ được chỉnh hợp vào những vị trí không tạo ra các u trong hệ gen. Mặc dầu đã có nhiều tiến bộ đáng kể trong việc giải quyết những trở ngại kỹ thuật cho việc chuyển gen, song những véctơ ta có hiện nay không đáp ứng đủ những tiêu chuẩn nói trên. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và hạn chế riêng (Bảng 3. 10.2)
Bảng 3.10.2 Những vectơ dùng cho LPG
| Vectơ | Lời bàn |
| ADN plasmid Trần trụi Liposome Phức hợp gắn ADN | Biểu hiện tạm thời |
| - Virus sao chép ngược - Virus ARN | Cần cho phân chia hỉnh hợp tế bào vào vốn gen vật chủ |
| - Adeno virus | Biểu hiện tạm thời |
| - Virus AND | Virus ổn định |
| - Virus kết hợp với hạch parvo-virus ADN | Sinh kháng nguyên |
Vectơ virus sao chép ngược (VSCN)
Vòng đời VSCN được minh họa cho thiết kế các hệ tế bào đóng gói được dùng để sản xuất ra một virus không gây nhiễm trùng nhưng có khả năng chuyển gen. Vòng đời cấu trúc hệ gen của một VSCN tải tổ hợp được trình bày trên hình 3.10.2. Virus gây bệnh bạch cầu ở loài chuột và virus gây bệnh bạch cầu ở khỉ đã là những virus được sử dụng rộng rãi nhất để tạo ra vectơ chuyển gen. Các VSCN nhận dạng được các thụ thể trên bề mặt tế bào và được đem cài vào tế bào qua trung gian thụ thể, theo cơ chế nội ẩm bào (endocytosis). Hệ gen ARN của VSCN thoát khỏi sự tiêu hóa trong các tế bào nội thể (endosome) của tế bào đã được chuyển nhiễm và được đưa vào nhân của các tế bào đang chia, tại đây men sao chép ngược của virus được tạo ra trước làm nhiệm vụ tổng hợp một mẫu ADN của hệ gen virus trong giai đoạn phân bào. Sau đó hệ gen virus chỉ đạo các quá trình tổng hợp của tế bào vật chủ để sản xuất ra hệ gen ARN virus... và các protein vỏ của nó. Khi tạo ra vỏ rồi, các phần tử virus trưởng thành nhô ra khỏi màng tương của tế bào đóng gói để sản xuất ra các phần tử virus gây nhiễm. Quá trình sáp nhập ARN virus mang tính vốn gen và việc sử dụng men SCN đã được hình thành trước đó thành một phần tử virus hoàn chỉnh được gọi là đóng gói (packaging) và đòi hỏi một chuỗi (cấu trúc) cụ thể gọi là psi để phát tín hiệu những sự kiện đóng gói. Chuỗi psi này được cung cấp trong hệ gen của các virus tái tổ hợp dùng cho liệu pháp gen và khởi động việc sản xuất virus trong các dòng tế bào đóng gói bổ sung những gen thiếu trong virus SCN có khuyết tật. Hệ gen VSCN chứa năm nhân tố quan trọng gồm những cấu trúc dài tận cùng lặp đi lặp lại, là những tác nhân thúc đẩy mạnh; chuỗi psi phát ra tín hiệu những sự kiện đóng gói và ba gen gọi là GAG, LOL và ENV. Ba gen này mã hóa các protein tạo thành vỏ virus, men sao chép ngược và các protein bọc lấy virus. Men SCN đã được tạo ra trước được mang vào tế bào cùng với virus là cần thiết cho việc sản xuất hệ gen ADN từ hệ gen ARN virus trước khi tái bản, virus và sản xuất ra những virus mới. Tái bản và biểu hiện các gen virus có thể được tách ra khỏi việc đóng gói và sản xuất những phân tử virus lây nhiễm. Hậu quả là phần lớn vốn gen VSCN - đặc biệt các gen mã hóa tính lây nhiễm và khả năng tạo u (GAG, PCL, ENV) - có thể lấy ra và các gen trị liệu được cài vào các vùng có các gen khuyết đoạn. Song song với việc virus được đóng gói thì các gen của virus được trao cho các tế bào thích hợp vào vốn gen của vật chủ. Việc sao chép sản phẩm gen trị liệu được điều khiển bởi các tác nhân thúc đẩy gen như các chuỗi cấu trúc tác nhân thúc đẩy – tăng cường chẳng hạn là những tác nhân có thể được thiết kế thành vectơ.
Hình 3.10.2. Vòng đời và cấu trúc của typ hoang dã
và hệ gen virus sao chép ngược tái tổ hợp
Những virus sao chép ngược gắn vào những thụ thể tế bào đặc hiệu trên bề mặt tế bào mục tiêu và được nhập vào trong tế bào qua trung gian thụ thể. Tiếp theo, hệ gen của ARN virus sao chép ngược được lấy ra khỏi lớp vỏ bọc và được sao chép ngược bởi men SCN thành ADN và được chuyển tới nhân tế bào, tại đây diễn ra sự chỉnh hợp vào gen của vật chủ. Trong virus typ hoang dã, vòng đời được hoàn tất nhờ tổng hợp các protein và ARN virus bởi tế bào vật chủ, đóng gói phần tử virus SCN được giải thoát qua nhú hình thành từ bề mặt tế bào. Những virus tái tổ hợp chứa gen hoặc cADN trị liệu là thiếu khả năng tái bản, thực hiện việc cài các gen virus GAG, POL và ENV. Những dòng tế bào “đóng gói” tạo ra những sản phẩm gen virus SCN này trong cơ thể sống giúp tạo ra vỏ virus và sản xuất ra phần tử virus hoàn chỉnh (virion) gây nhiễm trùng. Virus tái tổ hợp được “đóng gói” chứa nuột bản sao ARN của gen trị liệu có thể dược sử dụng để gây nhiễm những tế bào mục tiêu.
Tính miễn dịch của vật chủ và chuyển gen
Những đáp ứng miễn dịch của vật chủ, cả thể dịch lẫn tế bào là một trở ngại lớn trong ứng dụng kỹ thuật chuyển gen để điều trị bệnh. Những đáp ứng miễn dịch với vectơ cũng như với protein trị liệu tái tổ hợp dẫn tới kết quả thanh lọc các tế bào bị nhiễm do vectơ chuyển. Những tế bào bị “nhiễm chuyển” (transfected), biểu thị những kháng nguyên lạ hoặc protein tái tổ hợp có thể được nhận dạng là không phải tôi (non- self) và kích thích tính miễn dịch của vật chủ. Thế hệ các tế bào T gây độc tế bào trực tiếp chống lại các protein virus hoặc protein trị liệu dẫn tới hậu quả nhanh chóng làm giải thể các tế bào bị chuyển nhiễm theo cơ chế miễn dịch. Ngoài ra, kháng thể có chức năng trung tính hóa sẽ phong tỏa sự chuyển nhiễm tiếp theo bởi các vectơ. Do vậy, phải tìm các vectơ nào làm giảm tối thiểu đáp ứng miễn dịch. Kháng thể được tạo ra chống lại protein trị liệu có thể đặc biệt có vấn đề, là vì nó có thể được nhận dạng như là vật lạ. Biến cố này xảy ra với liệu pháp thay thế protein trong bệnh ưa chảy máu và bệnh Gaucher; 10% đến 15% những bệnh nhi được điều trị xuất hiện các kháng thể chống lại việc dùng yếu tố VIII hoặc acid glucosidase - bêta.
LPG ứng dụng cho những bệnh nào?
Những bệnh do gen không tránh được tử vong và không có trị liệu hữu hiệu nào là những mục tiêu thích hợp cho LPG.
Thiếu hụt men Adenosine Deami-nase (ADN)
Thiếu hụt ADA là một rối loạn men typ nguyên thủy đã được chọn làm thử nghiệm đầu tiên ứng dụng LPG. Thiếu một phần hoặc toàn bộ men ADA dẫn tới hậu quả thiếu hụt miễn dịch phối hợp nghiêm trong và mất đi chức năng của cả tế bào lympho T lẫn tế bào lympho B. Mặc dầu ghép tủy xương sửa chữa được thiếu hụt này, song nhiều người bệnh thiếu người cho tủy xương thích hợp nên có thể là ứng cử viên của LPG này. Sinh lý bệnh của bệnh xuất phát từ sự tích lũy bên trong tế bào chất trung gian purin gây độc gọi là deoxyadenosine Deoxyaldenosine gây độc cho cả tế bào T lẫn tế bào B khiến làm mất đi tính miễn dịch tế bào và miễn dịch thể dịch, hậu quả là những bệnh nhiễm trùng tái phát gây tử vong cho trẻ em. Với LPG, những bệnh nhi ADA đã ghép tủy tự thân được chuyển nhiễm ngoài cơ thể với một virus sao chép ngược tái tổ hợp có chứa cADN ADA, và những tế bào này sau đó được đưa trở lại vào người bệnh nhi. Là vì ghép tủy tự thân được sử dụng, nên liệu pháp được xem là ghép đẳng gen (isogenic transplant) để tránh những phản ứng mảnh ghép chống lại vật chủ. Việc Sửa chữa những tế bào tái tổ hợp - đem lại thuận lợi tăng trưởng chọn lọc của chúng thành thử các tế bào lympho biểu hiện ADA tái tổ hợp sống lâu hơn so với những tế bào không được sửa chữa. Đã có hai bệnh nhi đại được kết quả biểu hiện dài hạn ADA tái tổ hợp nhờ ứng dụng LPG nhận được các tế bào tủy đã được chuyển nhiễm ADA virus sao chép ngược.
Hiện nay, liệu pháp thay thế enzym bằng ADA bò có cải sữa bằng polyethylene glycol (PEG-ADA) dùng tiêm truyền điều trị những trẻ em thiếu người cho chất liệu truyền tủy cần thiết cho liệu pháp ghép tủy. Mặc dầu hậu quả lâu dài của trị liệu PEG-ADA chưa đánh giá được, và những bệnh nhi này vẫn còn mắc những bệnh nhiễm trùng nặng, song liệu pháp này vẫn đem lại kết quả giúp tái tạo một phần tính miễn dịch của hệ tế bào lympho và đã cứu được mạng sống. Là vì bệnh nhi được bảo vệ khỏi mắc những bệnh nhiễm trùng tối cấp bằng tiêm truyền PEG - ADA, nên tính hiệu quả của PLG cần được cân nhắc khi ngừng PEG-ADA hoặc bằng các phương pháp trong ống nghiệm không phụ thuộc PEG-ADA. Những kết quả ban đầu gợi ra lợi ích của LPG.
Những bệnh huyết cầu tố
Những bệnh huyết cầu tố và những rối loạn khác về máu là những ứng cử viên sáng giá cho LPG. Và vì những tế bào tạo máu có thể được chuyển nhiễm vĩnh viễn bằng vectơ virus sao chép ngược ngoài cơ thể và những tế bào được cài trở lại vào tủy xương của bệnh nhi, nên những bệnh như thiếu máu hồng cầu liền, bệnh thiếu máu Địa Trung Hải, bệnh thiếu máu Fanconi typ C, và những rối loạn khác của quá trình tạo hồng cầu hoặc tạo tủy xương đều có khả năng dùng LPG và hiện đang được nghiên cứu trong các hệ mô hình labô.
Những bệnh tích tiêu thê (Lysosomal storage diseases)
Bệnh Gaucher và bệnh mucopoly sacharides (MPS) VII là hai bệnh tích tiêu thể) được xem là mục tiêu của LPG. Bệnh Gaucher do nguyên nhân những đột biến trong men acid glusosidase - bêta một protein được tìm thấy trong màng bên trong của tiêu thể của tế bào, và MPS VII do nguyên nhân thiếu enzym glucuronidase-bêta, tạo ra protein tiêu thể không hòa tan được, do các tế bào chế tiết ra. Bằng chuyển nhiễm vào các tế bào tiền thân của tủy xương virus sao chép ngược có chứa cADN mã hóa những protein này, ta có thể sửa chữa được khuyết tật enzym trong các tế bào có nguồn gốc đại thực bào/tế bào đơn nhân. Tuy vậy tiếp theo tiến bộ đáng kể trong LPG trong một mô hình dùng chuột thực nghiệm của bệnh Gaucher, thì những nỗ lực thực nghiệm trên người sử dụng chuyển gen virus sao chép ngược đã khởi đầu.
Trong bệnh MPS VII, bệnh lý nội tạng quan trọng bắt nguồn từ sự dính líu của những dòng tế bào xuất phát từ đại thực bào tế bào đơn nhân của tủy xương và những tế bào sụn. Hệ thần kinh trung ương cũng dính líu tới bệnh này. LPG đối với MPS, với chuyển nhiễm virus sao chép ngược của các tế bào tổ tiên ở tủy xương phải mang đến các đại thực bào chức năng được phân bố khắp cơ thể và có khả năng chế tiết ra protein tái tổ hợp. Bằng cách biểu hiện những nồng độ cao enzym glucuronidase bêta, các đại thực bào cũng có thể tác động như các bào quan, sản xuất ra enzym sẽ được đại thực bào chiếm hết trong các cơ quan. Trong mô hình thực nghiệm trên chuột của bệnh MPS VII, thì cả các enzym lẫn những đại thực bào được ghép vào đều không đi vào não bộ, nên việc sửa chữa bệnh lý ở não không đạt kết quả, song những biểu hiện nội tạng của bệnh thì chủ yếu bị đẩy lùi bằng phương pháp chuyển gen.
Tăng cholesterol máu: Những khuyết tật của thụ thể Lipoprotein tỷ trọng thấp.
Những đột biến trong gen thụ thể lipoprotein tỷ trọng thấp (LDL) phong tỏa việc thu giữ LDL trong các tế bào mục tiêu gây ra bệnh xơ vữa động mạch nặng xuất hiện sớm ở những trẻ mắc bệnh. Thụ thể LDL bình thường được chuyển bằng vectơ virus sao chép ngược và các tế bào gan được phân lập từ gan của những bệnh nhi có khuyết tật gen thụ thể LDL ngoài cơ thể. Những tế bào được chuyển nhiễm đã phát triển trong môi trường nuôi cấy và được tiêm trở lại vào tĩnh mạch gánh của bệnh nhi và được đưa trở lại vào gan. Ở hai người bệnh đã nhận được trị liệu này, thì bằng chứng giảm nồng độ cholesterol trong huyết thanh đã được quan sát thấy. Phương pháp này có thể là hữu ích cho trị liệu đủ loại những rối loạn chuyển hóa, kể cả bệnh đái ra phenyl keton - niệu, các rối loạn đông máu và thiếu hụt kháng tryprin an pha 1.
Những trị liệu protein tái tổ hợp
Việc sản xuất ra insulin người tái tổ hợp và hormon tăng trưởng người trong vi khuẩn Escherichia coli đã xác định giá trị của kỹ thuật ADN tái tổ hợp nhằm tạo ra nhiều đa peptide và protein người đưa vào điều trị. Tuy vậy, nhiều đa peptide có tiềm năng trị liệu có thể được sản xuất chỉ bằng những tế bào một nhân đã được làm thay đổi về gen, như nấm, côn trùng và những tế bào động vật có vú chẳng hạn.
Có đủ loài những dung môi dinh dưỡng và những chất sợi để được tạo ra nhằm làm tăng sản xuất các protein tái tổ hợp từ các môi trường nuôi cấy tế bào động vật có vú, chẳng hạn như enzym ADN ase, tác nhân kích hoạt plasminogen mô tế bào, erythropoietin, và yếu tố kích thích quần thể tế bào hạt - đại thực bào. Nhu cầu cho các hệ biểu hiện tế bào động vật có vú hoặc tế bào một nhân xuất phát từ những đòi hỏi trong quá trình xử lý phiên mã cụ thể để tạo ra những protein tái tổ hợp có chức năng và ổn định, gồm quá trình xử lý tiêu protein, bổ sung và cải sửa oligosaccharides, và quấy trộn polypeptide. Những con vật và những cây cỏ đã được chuyển gen cũng đã được tạo ra có dùng sinh vật như là tác nhân phản ứng sinh học (bioreactor) nhằm sản xuất ra các protein người. Chẳng hạn, người ta đã tạo ra những con dê và bò được chuyển gen trong đó gen tái tổ hợp được biểu hiện từ những tác nhân thúc đẩy chỉ có hoạt tính trong tuyến vú, chất polypeptide được chế tiết vào sữa. Những protein tái tổ hợp có hoạt tính đã được xử lý một cách thích hợp trong tuyến vú và có thể có được với số lượng lớn đem dùng vào mục đích trị liệu. Tương tự, những cây cỏ đã được thuần hoá, như thuốc lá chẳng hạn, đã được dùng để biểu hiện những gen chuyển của người trong lá cây.
Tạo mô hình và thiết kế protein
Những tiến bộ trong sinh học cấu trúc và việc vận dụng những kỹ thuật tạo ra đột biến trong các chuỗi polypeptide có thể được biểu thị bằng kỹ thuật ADN tái tổ hợp giờ đây đã giúp cho việc thiết kế và tổng hợp acid amin hoặc các nhóm acid amin hình thành các lĩnh vực chức năng trong polypeptide có thể cải thiện những thuộc tính sinh học của các poiypetide tái tố hợp. Chẳng hạn, những polypeptide có thể được thiết kế nhằm gia tăng tốc độ tổng hợp, xử lý, tăng tính ổn định hoặc tăng hoạt tính sinh học. Tương tự, tính kháng nguyên của các protein có thể được thay đổi để khắc phục trở ngại của tính miễn dịch tế bào vật chủ. Những protein mới chẳng những được thiết kế để đem vào sử dụng mà cả những gen đã được cải thiện hoặc những sản phẩm khác của gen cũng thể hiện tăng cường hoạt tính sinh học. Nhờ kết hợp những tiếp cận trị liệu gen và thiết kế, người ta có thể vượt qua những hạn chế liên quan đến tình trạng thiếu hiệu năng của các hệ chuyên gen. Chẳng hạn, một gen mã hóa một protein đã được thiết kế với tốc độ xúc tác gia tăng hằng định có thể đem sáp nhập vào những tế bào tạo ra protein với hiệu quả trị liệu được tăng cường.
