Μελέτη της γονιδιακής μεταφοράς του γονιδίου της γλυκοκερεβροσιδάσης με ιικά οχήματα σε προγονικά αιμοποιητικά κύτταρα του ανθρώπου

• Main Author: Πολυβίου, Σταύρος
• Other Authors: Αθανασιάδου, Αγλαΐα
• Language: gr
• Published: 2012
• Subjects: Γονιδιακή θεραπεία; Ιικά οχήματα; Ιικοί φορείς; Γλυκοκερεβροσιδάση; Γλυκοκερεβροσίδιο; 615.895; Gene therapy; Viral vectors; Glucocerebrosidase; Glucosylceramidase; Acid beta-glucosidase; Glucocerebroside; Gaucher
• Online Access: http://hdl.handle.net/10889/5667

Η ποσοτική ή ποιοτική ανεπάρκεια του λυσοσωματικού ενζύμου γλυκοκερεβροσιδάση οδηγεί στην παθολογία της νόσου Gaucher με κεντρικό το ρόλο της συσσώρευσης του υποστρώματός της, του γλυκοκερεβροσιδίου, στα μακροφάγα. Για περισσότερες από δύο δεκαετίες χρησιμοποιούνται γ-ρετροϊικά οχήματα στην ερευνητική προσέγγιση της διόρθωσης του ελλείμματος μέσω γονιδιακής μεταφοράς του γονιδίου της γλυκοκερεβροσιδάσης. Όπως έχει αναδειχθεί και σε κλινικό επίπεδο, είναι επιτακτική η ανάγκη για το σχεδιασμό γ ρετροϊικών οχημάτων, τα οποία θα είναι όχι μόνο αποτελεσματικά αλλά και ασφαλή, με κύριο στόχο τον περιορισμό της πιθανότητας εξαλλαγής του κυττάρου από τις συνέπειες της ενσωμάτωσης («μεταλλαξιγένεση κατά την ενσωμάτωση»). Η παρούσα μελέτη έχει ως στόχο τον έλεγχο της αποτελεσματικότητας νέων και θεωρητικά ασφαλέστερων σε σχέση με προηγουμένως χρησιμοποιηθέντα σε προκλινικό και κλινικό επίπεδο γ-ρετροϊικών οχημάτων για τη γονιδιακή μεταφορά του γονιδίου της γλυκοκερεβροσιδάσης σε προγονικά αιμοποιητικά κύτταρα του ανθρώπου. Στο πρώτο μέρος παρουσιάζεται η μελέτη έξι νέων και θεωρητικά ασφαλέστερων γ ρετροϊικών οχημάτων με το γονίδιο της γλυκοκερεβροσιδάσης, τα οποία είναι Self Inactivating (SIN) οχήματα και φέρουν αλληλουχίες για τη βελτίωση της ολοκλήρωσης της μεταγραφής, είτε από τον ιό WHV (WPRE, Woodchuck hepatitis virus Post-transcriptional Regulatory Element) είτε από τον ιό SV40 (2xSV40 USE, Simian Virus 40 Upstream Sequence Element σε δύο διαδοχικά αντίγραφα). Καταδεικνύεται ότι αυτά τα νέα SIN γ ρετροϊικά οχήματα είναι ικανά να μεταφέρουν ένα ενεργό φυσιολογικό γονίδιο γλυκοκερεβροσιδάσης σε CD34+ ανθρώπινο πρωτογενή προγονικό αιμοποιητικό κυτταρικό πληθυσμό. Τα οχήματα αυτά εμφάνισαν διαφορές στην αύξηση της ενζυμικής δραστικότητας, που προέκυψε από τη διαγονιδιακή έκφραση, οι οποίες οφείλονταν εν μέρει σε διαφορές στην αποδοτικότητα της διαμόλυνσης. Το δεύτερο μέρος της μελέτης περιλαμβάνει τέσσερα νέα SIN γ-ρετροϊικά οχήματα με το γονίδιο της γλυκοκερεβροσιδάσης με αντίστοιχο αριθμό οχημάτων-μαρτύρων, τα οποία είναι σχεδιασμένα με στόχο την κυτταροειδική έκφραση στα μονοκύτταρα / μακροφάγα, ώστε να περιοριστούν οι κυτταρικοί πληθυσμοί που εκτίθενται στην πιθανότητα ενεργοποίησης πρωτογκογονιδίων από τη δραστικότητα ενός εσωτερικού υποκινητή. Τα οχήματα φέρουν τους υποκινητές των ανθρώπινων γονιδίων CD11b και CD68 σε αλληλουχίες που είχαν επιδείξει στο παρελθόν μυελοειδοειδική έκφραση σε πειράματα γονιδιακής μεταφοράς. Τα νέα αυτά οχήματα ελέγχθηκαν ως προς την ικανότητά τους να παρουσιάζουν ισχυρότερη έκφραση του διαγονιδίου μετά από μονοκυτταρική / μακροφαγική διαφοροποίηση διαμολυσμένου CD34+ ανθρώπινου πρωτογενή προγονικού αιμοποιητικού κυτταρικού πληθυσμού σε σχέση με την έκφραση σε ένα λιγότερο διαφοροποιημένο διαμολυσμένο κυτταρικό πληθυσμό. Τα αποτελέσματα του δεύτερου μέρος της μελέτης σε συνδυασμό με τα ήδη υπάρχοντα βιβλιογραφικά δεδομένα ενθαρρύνουν την περαιτέρω διερεύνηση του υποκινητή του CD68 στο πλαίσιο των προσπαθειών για μυελοειδοειδική γονιδιακή μεταφορά του γονιδίου της γλυκοκερεβροσιδάσης, χωρίς να ενθαρρύνουν την περαιτέρω διερεύνηση του υποκινητή του CD11b. === Quantitative or qualitative deficiency of the lysosomal enzyme glucocerebrosidase results in the accumulation of its substrate, glucocerebroside, in macrophages, leading to the pathology of Gaucher disease. For more than two decades of research, gammaretroviral vectors have been used for gene transfer of the glucocerebrosidase gene for the correction of the enzyme’s deficit. It has been shown, even on clinical level, that the design of efficient as well as safe gammaretroviral vectors, aiming mainly at eliminating “insertional mutagenesis”, is an imperative need. The present study aims at the determination of the efficiency of new and theoretically safer, gammaretroviral vectors, compared to previously used ones on preclinical and clinical level, for the gene transfer of the glucocerebrosidase gene into human hematopoietic progenitor cells. In the first part of the study, six new and theoretically safer gammaretroviral vectors of the glucocerebrosidase gene have been evaluated. All six vectors are Self-Inactivating (SIN) and bear sequences for the improvement of transcriptional termination. These are either the WPRE (“Woodchuck hepatitis virus Post-transcriptional Regulatory Element”) from the virus WHV or the 2xSV40 USE (two copies of “Simian Virus 40 Upstream Sequence Element” in tandem repeat) from the virus SV40. It is shown that these new gammaretroviral vectors are efficient in transferring an active wild type glucocerebrosidase gene copy into a CD34+ human primary hematopoietic progenitor cell population. All six vectors showed increased enzyme activity, as compared to the untransduced cells, albeit with differences amongst them, partly due to differences in the transduction efficiency. The second part of the study focuses on the analysis of four new SIN gammaretroviral vectors of the glucocerebrosidase gene and the corresponding number of control vectors, designed for cell-specific expression in monocytes / macrophages. The aim is to thus limit the range of cell populations to be exposed to possible proto-oncogene activation from the internal promoter activity. In these vectors the expression of a glucocerebrosidase gene is driven by one of the promoters of the human genes for CD11b and CD68, which have exhibited myeloid specific expression in gene transfer experiments in the past. These new vectors were studied for their effectiveness in leading to stronger transgene expression after monocytic / macrophagic differentiation of a transduced CD34+ human primary hematopoietic progenitor cell population, compared to a less differentiated transduced cell population. The results of this study, taken together with the current bibliographical data, are encouraging for further study mainly of the CD68 promoter in the context of the research approach to myeloid specific gene transfer of the glucocerebrosidase gene.