Gene therapy techniques: Physical and chemical methods

Gene therapy is used for developing strategies for the treatment of genetic diseases and it is a promising technique for people with incurable diseases. A successful gene therapy includes the transfection of plasmids with related transgenes into the target cells. The transfer of the DNA molecule to target cell is the main problem of the gene therapy studies which directed researchers to find an effective way of transfection. The transfection of DNA is commonly achieved by a vector because of the limited insertion ability of the DNA into the cells and the possibility of enzymatic degradation of DNA molecule. These vectors are grouped into two categories as viral and non-viral. Adenovirus, adenoassociated virus, herpes simplex and retrovirus are the main examples of viral vectors. Non-viral vectors are grouped into two as physical and chemical methods. The physical methods are microinjection, particle bombardment gene gun, electroporation, sonoporation, laser beam and magnetofection. The chemical methods are consisted of liposomes which developed as an alternative to the viral vectors. These vectors must have three important features for the transfer of the related gene into the cell nucleus. Those are disguising the negative charge of the DNA, condensing the DNA molecule and protecting it from the intracellular nuclease activity. ÖZET Gen terapisi, genetik temeli bulunan hastalıkların tedavisinde stratejiler geliştirmek için kullanılan ve günümüzde tedavisi olmayan hastalıklar için umut vaat eden bir yöntemdir. Başarılı bir gen terapisi, ilgili transgenleri içeren plazmidlerin hedeflenmiş hücrelere transfeksiyonunu gerektirir. Gen tedavisi çalışmalarında karşılaşılan en önemli sorun olan DNA moleküllerinin hedef hücrelere ulaştırılması, bu alanda çalışan tüm araştırmacıları etkili bir yol bulmaya yöneltmiştir. DNA’nın hücrelere girme yeteneğinin kısıtlı oluşu ve DNA’nın enzimatik degredasyona uğrama ihtimali nedeniyle DNA transfeksiyonu çoğunlukla bir vektör aracılığıyla gerçekleştirilir. Bunlar, viral vektörler ve viral olmayan vektörler olarak iki gruba ayrılmaktadır. Adenovirüs, adeno-assosiye virüs, herpes simpleks ve retrovirüsler viral vektörlerin başta gelen örnekleridir. Viral olmayan vektörler ise kendi içinde fiziksel ve kimyasal olarak ayrılırlar. Fiziksel metotlar; mikroenjeksiyon, partikül bombardımanı gen tabancası, elektroporasyon, sonoporasyon, laser ışıması ve magnetofeksiyondur. Kimyasal metotlar ise viral vektörlere alternatif olarak ortaya çıkmış olan lipozomları kapsarlar. Bu vektörler, hücre çekirdeğine yapılacak gen transferini arttırmak amacıyla üç önemli özelliğe sahip olmalıdırlar. Bunlar DNA’nın negatif yükünü maskelemek, DNA molekülünü sıkıştırarak taşıyacağı kargoyu kompakt hale getirmek ve onu hücre Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi Yıldız Teknik Üniversitersi, Davutpaşa Kampüsü, Kimya Metalürji Fakültesi, Biyomühendislik Bölümü, Esenler, İstanbul Geliş Tarihi / Received : Kabul Tarihi / Accepted : İletişim / Corresponding Author : Azade ATTAR Yıldız Teknik Üniversitersi, Kimya Metalürji Fakültesi, Biyomühendislik Bölümü, 34210 Esenler Istanbul Türkiye Tel : +90 212 383 46 49 E-posta / E-mail : azadeattar@hotmail.com 01.06. 2016 16.10. 2016 DOI ID : 10.5505/TurkHijyen.2016. 43255 Attar A. Gen terapisi yöntemleri: fiziksel ve kimyasal metotlar Turk Hij Den Biyol Derg, 2017; 74(1): 103-112 Makale Dili “Türkçe”/Article Language “Turkish”