Kluczowa różnica między wektorami wirusowymi i niewirusowymi polega na tym, że wektory wirusowe to genetycznie zmodyfikowane wirusy, które działają jako nośniki genów w dostarczaniu obcego materiału genetycznego do komórek przy użyciu ich genomu wirusowego, podczas gdy wektory niewirusowe są wektorami chemicznymi, takimi jak cząstki nieorganiczne, wektory oparte na lipidach, wektory oparte na polimerach i wektory oparte na peptydach i działają jako nośniki dostarczania genów w dostarczaniu obcego materiału genetycznego do komórek.
W terapii genowej obce materiały genetyczne są wprowadzane do pacjenta w celu leczenia choroby genetycznej. W terapii genowej stosuje się różne techniki wprowadzania materiału genetycznego z zewnątrz do wnętrza organizmu. Jest to możliwe tylko dzięki systemowi dostarczania zwanego wektorem. Vector to mikroskopijna ciężarówka dostawcza, która transportuje obcy materiał genetyczny do komórki docelowej. W terapii genowej zwykle stosuje się dwa rodzaje wektorów. Są to wektory wirusowe i niewirusowe.
Co to są wektory wirusowe?
Wektory wirusowe to narzędzia biologii molekularnej, które są powszechnie używane do dostarczania obcego materiału genetycznego do komórek. Proces ten można przeprowadzić przy użyciu żywego organizmu (in vivo) lub przy użyciu hodowli komórkowej. Wirusy mają wyspecjalizowane mechanizmy molekularne, które zwykle dostarczają swoje genomy do komórek, które infekują. Transdukcja to mechanizm wykorzystywany przez wirusy do dostarczania materiału genetycznego do komórek gospodarza. Zakażone wirusem komórki są znane jako komórki poddane transdukcji. Ten mechanizm transdukcji można rozwinąć w przydatne narzędzie w terapii genowej. Metoda dostarczania genów oparta na wektorach wirusowych została po raz pierwszy zastosowana w latach 70. przez amerykańskiego biochemika Paula Berga. Wykorzystał zmodyfikowany genom SV40 zawierający DNA z bakteriofaga λ do infekowania komórek nerki utrzymywanych w hodowlach komórkowych. Oprócz biologii molekularnej i terapii genowej wektory wirusowe są również wykorzystywane w opracowywaniu szczepionek.
Rysunek 01: Wektor wirusowy
Wektory wirusowe powinny posiadać kilka kluczowych właściwości, aby mogły działać jako wektory. Zwykle powinny być bezpieczne, mało toksyczne, stabilne, specyficzne dla typu komórki i łatwe do zidentyfikowania po transdukcji.
Rodzaje wektorów wirusowych
Istnieje wiele wektorów wirusowych używanych obecnie do różnych celów. Niektóre przykłady to wektor retrowirusowy, wektor lentiwirusowy, wektor adenowirusowy, wektor wirusowy związany z adenowirusem i wektor wirusowy roślin (wirus mozaiki tytoniu). Czasami wektory hybrydowe są również wykorzystywane w inżynierii genetycznej. Wektory hybrydowe to wirusy wektorowe, które zostały genetycznie zmodyfikowane tak, aby miały cechy więcej niż jednego wektora wirusowego.
Co to są wektory niewirusowe?
Wektory niewirusowe to nośniki dostarczania genów, które są cząstkami nieorganicznymi, wektorami opartymi na lipidach, wektorami opartymi na polimerach i wektorami opartymi na peptydach. Zwykle wektory niewirusowe są przydatne w dostarczaniu różnych rodzajów kwasów nukleinowych, w tym małego DNA (oligodeoksynukleotydy), dużego DNA (plazmidowego DNA) i RNA (rybozymy, Si RNA lub mRNA). Istnieją różne niewirusowe metody dostarczania wektorów.
Rysunek 02: Wektor niewirusowy
Rodzaje wektorów niewirusowych
Cząstki nieorganiczne obejmują fosforan wapnia, krzemionkę i złoto, które ułatwiają dostarczanie obcego DNA do komórek. Wektory oparte na lipidach, które dostarczają obce DNA, obejmują lipidy kationowe, nanoemulsje lipidowe, stałe nanocząsteczki lipidowe. W wektorach opartych na peptydach do dostarczania obcego DNA stosuje się peptydy kationowe bogate w reszty, takie jak lizyna i arginina przyłączone do polipleksu. Ponadto wektory na bazie polimerów to polimery kationowe zmieszane z obcym DNA. Wektory oparte na polimerach obejmują polietylenoiminę, chitozan, dendrymery i polimetakrylan. Co więcej, większość badań sercowo-naczyniowych wykorzystuje wektory niewirusowe jako sposób transferu genów.
Jakie są podobieństwa między wektorami wirusowymi i niewirusowymi?
- Wektory wirusowe i niewirusowe to dwa rodzaje wektorów zwykle stosowanych w terapii genowej.
- Są narzędziami biologii molekularnej.
- Oba działają jako nośniki dostarczania w przenoszeniu obcego DNA do komórek.
- Są one genetycznie modyfikowane, aby skutecznie dostarczać obce DNA.
Jaka jest różnica między wektorami wirusowymi i niewirusowymi?
Wektory wirusowe to nośniki do dostarczania genów, które opierają się na dostarczaniu obcego materiału genetycznego do komórki za pomocą genomu wirusowego, podczas gdy wektory niewirusowe to nośniki do dostarczania genów, które opierają się na dostarczaniu obcego materiału genetycznego do komórki za pomocą cząstek nieorganicznych, wektory oparte na lipidach, wektory oparte na polimerach i wektory oparte na peptydach. To jest więc kluczowa różnica między wektorami wirusowymi i niewirusowymi. Ponadto wektory wirusowe są czynnikami biologicznymi, podczas gdy wektory niewirusowe są czynnikami chemicznymi.
Poniższa infografika przedstawia różnice między wektorami wirusowymi i niewirusowymi w formie tabelarycznej do porównania.
Podsumowanie – wektory wirusowe i niewirusowe
Wektory działają jak nośniki dostarczania w wydajnym dostarczaniu obcego materiału genetycznego do komórek. Obecnie w terapii genowej zaangażowane są dwa rodzaje wektorów. Są to wektory wirusowe i niewirusowe. Wektory wirusowe to różnego rodzaju wirusy opracowane w celu dostarczania obcego materiału genetycznego do komórki za pomocą genomu wirusa. Wektory niewirusowe to wektory chemiczne, takie jak cząstki nieorganiczne, wektory oparte na lipidach, wektory oparte na polimerach i wektory oparte na peptydach itp., stosowane w terapii genowej do dostarczania obcego materiału genetycznego do komórek. Oto podsumowanie różnicy między wektorami wirusowymi i niewirusowymi.
