Ludzkie koronawirusy - autor: Krzysztof Pyrć z Zakładu Mikrobiologii, Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii, Uniwersytet Jagielloński, Kraków

Chcesz wydać pracę doktorską, habilitacyjną czy monografię? Zrób to w Wydawnictwie Borgis – jednym z najbardziej uznanych w Polsce wydawców książek i czasopism medycznych. W ramach współpracy otrzymasz pełne wsparcie w przygotowaniu książki – przede wszystkim korektę, skład, projekt graficzny okładki oraz profesjonalny druk. Wydawnictwo zapewnia szybkie terminy publikacji oraz doskonałą atmosferę współpracy z wysoko wykwalifikowanymi redaktorami, korektorami i specjalistami od składu. Oferuje także tłumaczenia artykułów naukowych, skanowanie materiałów potrzebnych do wydania książki oraz kompletowanie dorobku naukowego.

Poniżej zamieściliśmy fragment artykułu. Informacja nt. dostępu do pełnej treści artykułu tutaj
© Borgis - Nowa Medycyna 3/2013, s. 130-134
*Katarzyna Drabczyk, Mirosława Püsküllüo?lu
Advexin – przykład zastosowania terapii genowej w onkologii
Advexin – an example of gene therapy application in oncology
Klinika Onkologii, Szpital Uniwersytecki, Kraków
Kierownik Kliniki: dr hab. n. med. Krzysztof Krzemieniecki
Summary
Advexin is a vaccine containing a copy of wild-type p53 gene. This gene codes p53 protein, which leads cells with defective genome to apoptosis. Advexin was devised to treat people suffering from a rare Li-Fraumeni syndrome. The disease is caused by gene p53 mutation and for that reason people suffering from this syndrome have 25 times higher risk of neoplasms. By 2008, 14 experiments have been conducted with the use of Advexin: 11 with monotherapy and remaining 3 with chemiotherapy, or radiotherapy. However, due to numerous objections, mainly relating to the lack of evidence for therapy’s effectiveness, drug was approved only in China.
A role of p53 in carcinogenesis and using it for gene therapy purposes are current topics among scientists dealing with human cancers’ treatment. On one hand, new discoveries bring us closer to create both effective and selective treatment methods. On the other hand, they help us realize how unbelievable complicated the cancer transformation is. The gene therapy develops very quickly and undoubtedly it becomes a part of future cancer-treating strategy. The therapy that would direct cancer cells to apoptotic pathway could stop, or at least reduce, the growth of almost all types of cancers.
The role of p53 protein as well as the action, therapeutic potential, clinical trials’ data concerning Advexin and potential directions for its future use are presented.
Czym jest Advexin i co zawiera?
Advexin jest szczepionką w postaci zawiesiny, zawierającą contusugene ladenovec. Jest to genetycznie zmodyfikowany, nienamnażający się adenowirus typu 5, który służy za wektor dostarczający do komórek rakowych prawidłową kopię genu p53. Adenowirusy znalazły zastosowanie w terapii genowej ze względu na swoje liczne zalety. Temat dotyczący nośników adenowirusowych został dokładniej omówiony poniżej.
W skład kasety ekspresyjnej zawartej w Advexinie wchodzą:
– „dzika”, prawidłowa kopia genu p53,
– kierujący transkrypcją transgenu wczesny promotor cytomegalowirusa, który został umieszczony w miejscu usuniętego wcześniej regionu E1,
– sygnał poliadenylacji, warunkujący powstanie tzw. „ogonka poliA”, będącego ciągiem reszt adeninowych, który chroni powstały transkrypt przed degradacją (1-4).
Ochronna rola białka p53
Funkcja białka p53 od ponad 30 lat pozostaje przedmiotem zainteresowania naukowców zajmujących się problematyką chorób nowotworowych (5). Pierwszych odkryć dokonano podczas badań na zwierzęcych nowotworach wywołanych przez wirusy. Zauważono wtedy, że w komórkach nowotworowych jest znacznie więcej białka p53 niż w prawidłowej hodowli oraz że komórki transformowane wytwarzały przeciwciała przeciwko p53 (6). Początkowo powyższe spostrzeżenia doprowadziły do postawienia tezy, że gen p53 jest onkogenem. Wraz z upływem czasu pojawiały się jednak kolejne odkrycia, które zaprzeczały początkowej hipotezie i dostarczały dowodów na ochronną funkcję omawianego białka (7).
Gen kodujący białko p53 zlokalizowany jest na krótkim ramieniu chromosomu 17 (17p13) (8). Białko p53 charakteryzuje się złożoną budową, co w pewien sposób odzwierciedla zawiłość ścieżek sygnalizacyjnych zależnych od tego białka. Ludzkie białko p53 zawiera 7 domen (9). Funkcje poszczególnych domen oraz ich lokalizacja zostały przedstawione w tabeli 1. P53 należy do małej rodziny powiązanych ze sobą białek obejmującej także p63 i p73 (10). Wyróżniamy dwie formy białka p53. Jedną z nich jest fizjologiczne, niezmienione białko, określane jako „zdrowe” lub „dzikie”. Drugi typ natomiast reprezentowany jest przez białko powstające na drodze mutacji genu p53 i jest to tzw. białko „zmutowane”, pozbawione właściwości supresorowych (11). Białko p53 znajduje się w jądrze komórki, gdzie wiążąc się z kwasem deoksyrybonukleinowym, kontroluje transkrypcję różnych genów, ma wpływ na apoptozę, syntezę kwasu
deoksyrybonukleinowego (ang. deoxyribonucleic acid – DNA), a także poprzez regulację procesu duplikacji centrosomów ma znaczenie w utrzymaniu diploidalnego genomu komórek (12). Aktywacja p53 zachodzi pod wpływem wielu różnych czynników, takich jak promieniowanie UV (Ultraviolet), X, gamma, hipoksja, zmiany temperatury i potencjału redoks, delecja nukleotydu, a także zmiana w budowie czynników wzrostowych oraz mikrotubul (13, 14). Białko p53, które w normalnych warunkach ma bardzo krótki okres półtrwania (około 20 minut), w odpowiedzi na uszkodzenie DNA ulega stabilizacji. W wyniku tego następuje wzrost ilości białka p53, a następnie, w zależności od miejsca wiązania do DNA, pobudzenie ekspresji docelowych genów (12). Powstałe białka wywołują odpowiedzi adekwatne do sytuacji w komórce. Może to być indukcja procesu apoptozy, zatrzymanie cyklu komórkowego i naprawa błędu lub naprawa uszkodzonego DNA. To właśnie p53 decyduje, jak znaczne są zmiany w komórce, czy komórka jest w stanie naprawić te zmiany, czy też jedynym wyjściem jest apoptoza.
Tabela 1. Funkcja i lokalizacja poszczególnych domen białka p53 (9).
DomenaFunkcjaReszty aminokwasowe
AD1 (ang. activation domain 1)aktywacja transkrypcji1-42 (N-koniec)
AD2 (ang. activation domain 2)aktywność apoptyczna białka p5343-63
PRD (ang. proline rich domain)aktywność apoptyczna białka p5364-91
DBD (ang. DNA binding domain)powinowactwo do konsensusowych sekwencji DNA100-300
Domena sygnalizacyjnawarunkuje jądrową lokalizację białka p53316-325
TD (ang. tetramerization domain)tetrameryzacja białka p53 niezbędna do aktywności in vivo334-356
BD (ang. basic domain)regulacja wiązania przez domenę centralną p53364-393 (C-koniec)
Badania wykazały, że w większości komórek nowotworowych p53 jest nieaktywne, co powoduje zaburzenie homeostazy w organizmie i skutkuje możliwością progresji nowotworu (3). Istnieje kilka sposobów na dezaktywację białka p53 w komórkach. Mechanizm ten został w skrócie przedstawiony na rycinie 1.
Ryc. 1. Mechanizmy inaktywacji białka p53 w komórce (10, 12).
Zastosowanie adenowirusów
w preparacie Advexin
DNA sam nie wnika do komórek. Wynika to z faktu, że jest naładowany ujemnie, podobnie jak powierzchnia błony komórkowej. Z tego powodu, aby wprowadzić DNA do komórki, trzeba zastosować techniki wprowadzania kwasów nukleinowych, które można podzielić na trzy grupy:
– techniki elektryczne,
– techniki mechaniczne,
– techniki z użyciem odpowiednich wektorów (15).
Uzyskanie odpowiednich nośników w terapii genowej jest bardzo ważne. Dobrze dobrany nośnik powinien pozwalać na wydajne, a jednocześnie bezpieczne wprowadzenie materiału genetycznego do komórek pacjenta. Aby powyższy warunek był spełniony, nośnik musi skutecznie wnikać do komórek, nie może być immunogenny i cytotoksyczny, a także musi charakteryzować się wysokim poziomem ekspresji transgenu. Najskuteczniejsze jak dotąd wektory zostały stworzone poprzez modyfikacje genomów wirusowych. Wirusy przez miliony lat ewolucji udoskonalały metodę wprowadzania swojego genomu do komórek gospodarza w celu przeżycia, dlatego wykorzystanie ich jako wektorów jest najbardziej naturalnym, znanym od dawna sposobem transportu obcego DNA do komórek ludzkich (16). Obecnie około 70% badań dotyczących terapii genowej na świecie odbywa się z wykorzystaniem wektorów wirusowych (15). W preparacie Advexin za nośnik dostarczający dziką kopię genu p53 do komórki rakowej służy odpowiednio zmodyfikowany adenowirus (4). Spośród stosowanych wektorów wirusowych to właśnie adenowirusy są najbardziej efektywnymi nośnikami. Ich charakterystyczną cechą jest umiejętność zakażania różnych typów komórek, zarówno dzielących się, jak i niedzielących (15, 16). W przeciwieństwie do infekcji adenowirusem dzikiego typu transdukcja wektorem adenowirusowym nie prowadzi do śmierci komórki (17, 18). Adenowirusy, co ważne, nie integrują się także z genomem gospodarza, a transgeny wprowadzane za ich pośrednictwem charakteryzują się wysokim poziomem ekspresji. Nośniki te są dodatkowo na tyle pojemne, że pozwalają na wprowadzenie transgenu z pełną kasetą ekspresyjną i dołączonymi dodatkowymi elementami regulatorowymi (19). Wektory te mają jednak jedną, bardzo znaczącą wadę: są silnie immunogenne, a w wysokich dawkach również cytotoksyczne (15, 20, 21). W wyniku podania dużej ilości wektora adenowirusowego może dojść do wywołania silnej odpowiedzi immunologicznej organizmu. Jest to spowodowane faktem, że większość ludzi na skutek wcześniejszego kontaktu z adenowirusami posiada przeciwciała, które atakują białka wirusa. Aktualnie istnieją mocne dowody na skuteczność adenowirusów jako nośników genów terapeutycznych. Jednym z nich jest właśnie omawiany Advexin. Mimo ciężkich początków badania dotyczące wektorów adenowirusowych są nadal prowadzone (22, 23).
Przeznaczenie i działanie preparatu Advexin
Advexin był tworzony z przeznaczeniem do leczenia osób cierpiących na rzadki, uwarunkowany genetycznie zespół Li-Fraumeni. W przypadku tej choroby mutacja w genie p53 występuje w jednym allelu każdej komórki organizmu chorego. W związku z powyższym chorzy z tym zespołem są narażeni na 25 razy większe ryzyko wystąpienia nowotworów (12, 24). Najczęściej tworzą się mięsaki, raki sutka i kory nadnerczy, guzy mózgu i białaczki, które typowo dla tego zespołu zaczynają pojawiać się już w młodym wieku. Standardowe leczenie powyższych nowotworów zazwyczaj nie jest skuteczne, a stosowanie u pacjentów z zespołem Li-Fraumeni radioterapii może dodatkowo skutkować pojawianiem się kolejnych guzów. Ogromne ryzyko nowotworzenia oraz brak skutecznych metod leczenia prowadzą w rezultacie do przedwczesnej śmierci pacjenta (3, 24). Preparat Advexin miał reprezentować nowatorski, opierający się na terapii genowej, celowany sposób leczenia chorych z zespołem Li-Fraumeni. Wyżej wymieniony lek poprzez wprowadzenie prawidłowej kopii genu p53 do komórki nowotworowej powoduje aktywację mechanizmów takich jak:
1. Indukacja ścieżek apoptozy w komórce rakowej.
Aktywne białko p53 indukuje transkrypcję genu p21, którego produkt jest silnym inhibitorem kinaz zależnych od cyklin. Białko p21 wiąże się z kompleksami CDK2 (ang. Cyclin-dependent kinase 2, kinaza cyklinozależna 2) lub CDK4, hamując ich aktywność i w konsekwencji zatrzymując cykl komórkowy.

Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.

Płatny dostęp do wszystkich zasobów Czytelni Medycznej

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu oraz WSZYSTKICH około 7000 artykułów Czytelni, należy wprowadzić kod:

Kod (cena 30 zł za 30 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

Piśmiennictwo
1. Chada S, Menander KB, Bocangel D et al.: Cancer targeting using tumor suppressor genes. Front Biosci 2008; 13: 1959-1967. 2. Senzer N, Nemunaitis J: A review of contusugene ladenovec (Advexin) p53 therapy. Curr Opin Mol Ther 2009; 11: 54-61. 3. Senzer N, Nemunaitis J, Nemunaitis M et al.: p53 therapy in a patient with Li-Fraumeni syndrome. Mol Cancer Ther 2007; 6: 1478-1482. 4. Nemunaitis JM, Nemunaitis J: Potential of Advexin: a p53 gene-replacement therapy in Li-Fraumeni syndrome. Future Oncol 2008; 4: 759-768. 5. Cahilly-Snyder L, Yang-Feng T, Francke U, George DL: Molecular analysis and chromosomal mapping of amplified genes isolated from a transformed mouse 3T3 cell line. Somat Cell Mol Genet 1987; 13: 235-244. 6. Lane DP, Crawford LV: T antigen is bound to a host protein in SV40-transformed cells. Nature 1979; 278: 261-263. 7. Finlay CA, Hinds PW, Levine AJ: The p53 proto-oncogene can act as a suppressor of transformation. Cell 1989; 57: 1083-1093. 8. Ara S, Lee PSY, Hansen MF, Saya H: Codon 72 polymorphism of the TP53 gene. Nucleic Acids Res 1990; 18: 4961. 9. Harms KL, Chen X: The C terminus of p53 family proteins is a cell fate determinant. Mol Cell Biol 2005; 25: 2014-2030. 10. Vousden KH, Lu X: Live or let die: the cell’s response to p53. Nature Reviews Cancer 2002; 2: 594-604. 11. Prives C, Hall PA: The p53 pathway. J Pathol 1999; 187: 112-126. 12. Stachura J, Domagała W: Nowotwory. [W:] Michalewicz M: Patologia znaczy słowo o chorobie. Polska Akademia Umiejętności, Kraków 2008: 209-211. 13. Zeng X, Keller D, Wu L, Lu H: UV but not gamma irradiation accelerates p53-induced apopotosis in teratocarcinoma cells by repressing MDM2 transcription. Cancer Res 2000; 60: 6184-6188. 14. Bálint EE, Vousden KH: Activation and activities of the p53 tumour suppressor protein. Br J Cancer 2001; 85: 1813-1823. 15. Patil SD, Rhodes DG, Burgess DJ: DNA-based Therapeutics and DNA Delivery Systems: A Comprehensive Review. The AAPS Journal 2005; 7: 61-77. 16. Amalfitano A: Utilization of adenovirus vectors for multiple gene transfer applications. Methods 2004; 33: 173-178. 17. Russell WC: Update on adenovirus and its vectors. J Gen Virol 2000; 81: 2573-2604. 18. Yeh P, Perricaudet M: Advances in adenoviral vectors: from genetic engineering to their biology. FASEB J 1997; 11: 615-623. 19. Amalfitano A, Parks RJ: Separating fact from fiction: assessing the potential of modified adenovirus vectors for use in human gene therapy. Curr Gene Ther 2002; 2: 111-133. 20. Chuah MK, Collen D, Vanden-Driessche T: Biosafety of adenoviral vectors. Curr Gene Ther 2003; 3: 527-543. 21. Yang Y, Nunes FA, Berencsi K et al.: Cellular immunity to viral antigens limits E1-deleted adenoviruses for gene therapy. Proc Natl Acad Sci USA 1994; 91: 4407-4411. 22. Wilson RF: The death of Jesse Gelsinger: new evidence of the influence of money and prestige in human research. Am J Law Med 2010; 36: 295-325. 23. Brower V: Cancer gene therapy steadily advances. J Natl Cancer Inst 2008; 100: 1276-1278. 24. Upton B, Chu Q, Li BD: Li-Fraumeni syndrome: the genetics and treatment considerations for the sarcoma and associated neoplasms. Surg Oncol Clin N Am 2009; 18: 145-156. 25. Guangyu M, Shimada H, Hiroshima K et al.: Gene medicine for cancer treatment: Commercially available medicine and accumulated clinical data in China. Drug Des Devel Ther 2008; 2: 115-122. 26. INGN 201: Ad-p53, Ad5CMV-p53, Adenoviral p53, p53 gene therapy – Introgen, RPR/INGN 201. Drugs RD 2007; 8: 176-187. 27. Yoo GH, Moon J, Leblanc M et al.: A phase 2 trial of surgery with perioperative INGN 201 (Ad5CMV-p53) gene therapy followed by chemoradiotherapy for advanced, resectable squamous cell carcinoma of the oral cavity, oropharynx, hypopharynx, and larynx: report of the Southwest Oncology Group. Arch Otolaryngol Head Neck Surg 2009; 135: 869-874. 28. Shimada H, Matsubara H, Shiratori T et al.: Phase I/II adenoviral p53 gene therapy for chemoradiation resistant advanced esophageal squamous cell carcinoma. Cancer Sci 2006; 97: 554-561. 29. Wolf JK, Bodurka DC, Gano JB et al.: A phase I study of Adp53 (INGN 201; ADVEXIN) for patients with platinum – and paclitaxel-resistant epithelial ovarian cancer. Gynecol Oncol 2004; 94: 442-448. 30. Withdrawal assessment report for Advexin inn: contusugene ladenovec Procedure No. EMEA/H/C/919. Doc. Ref: EMEA/692328/2008. 31. Sakai R, Kagawa S, Yamasaki Y et al.: Preclinical evaluation of Differentially Targeting Dual Virotherapy for Human Solid Cancer. Mol Cancer Ther 2010; 9: 1884-1893. 32. Huang PI, Chang JF, David H et al.: Targeted genetic and viral therapy for advanced head and neck cancers. Drug Discov Today 2009; 14: 570-578. 33. INGN 201: Ad-p53, Ad5CMV-p53, Adenoviral p53,INGN 101, p53 gene therapy – Introgen, RPR/INGN 201. Biodrugs 2003; 17: 216-222. 34. Peng Z, Yu Q, Bao L: The application of gene therapy in China. Drugs 2008; 11: 346-350. 35. Shi J, Zheng D: An update on gene therapy in China. Curr Opin Mol Ther 2009; 11: 547-553. 36. Wallraven G, Nemunaitis JJ, Maples PB: Compassionate approval process for experimental gene-based products. J Clin Oncol 2008; 26: 1899-1900.
otrzymano: 2013-07-15
zaakceptowano do druku: 2013-08-26

Adres do korespondencji:
*Katarzyna Drabczyk
Oddział Kliniczny Kliniki Onkologii SU
ul. Śniadeckich 10, 31-531 Kraków
tel.: +48 (12) 424-88-88
e-mail: kdrabczyk1@gmail.com

Nowa Medycyna 3/2013
Strona internetowa czasopisma Nowa Medycyna