Põhiline erinevus viiruslike ja mitteviiruslike vektorite vahel on see, et viirusvektorid on geneetiliselt muundatud viirused, mis toimivad geenide kohaletoimetamise kandjatena rakkudesse võõra geneetilise materjali viimisel, kasutades nende viirusgenoomi, samas kui mitteviirusvektorid on keemilised vektorid, nagu anorgaanilised osakesed., lipiidipõhised vektorid, polümeeripõhised vektorid ja peptiidipõhised vektorid ning toimivad geenide kohaletoimetamise vahenditena võõra geneetilise materjali rakkudesse toimetamisel.
Geeniteraapias sisestatakse patsiendile võõraid geneetilisi materjale, et ravida geneetilist haigust. Geeniteraapias kasutatakse erinevaid tehnikaid geneetilise materjali viimiseks väljastpoolt keha sisemusse. See on võimalik ainult kohaletoimetamissüsteemi kaudu, mida nimetatakse vektoriks. Vector on mikroskoopiline tarneauto, mis transpordib võõr geneetilist materjali sihtrakku. Geeniteraapias kasutatakse tavaliselt kahte tüüpi vektoreid. Need on viiruslikud ja mitteviiruslikud vektorid.
Mis on viirusvektorid?
Viirusvektorid on molekulaarbioloogia tööriistad, mida tavaliselt kasutatakse võõra geneetilise materjali rakkudesse viimiseks. Seda protsessi saab läbi viia elusorganismi (in vivo) või rakukultuuri abil. Viirustel on spetsiaalsed molekulaarsed mehhanismid, mis tavaliselt viivad oma genoomid nakatatud rakkudesse. Transduktsioon on mehhanism, mida viirused kasutavad oma geneetilise materjali toimetamiseks peremeesrakkudesse. Viirusega nakatunud rakke tuntakse transdutseeritud rakkudena. Seda transduktsioonimehhanismi saab arendada geeniteraapias kasulikuks vahendiks. Viirusvektoril põhinevat geenide kohaletoimetamise meetodit kasutas esmakordselt 1970. aastatel Ameerika biokeemik Paul Berg. Ta kasutas rakukultuurides hoitud neerurakkude nakatamiseks modifitseeritud SV40 genoomi, mis sisaldas bakteriofaagi λ DNA-d. Lisaks molekulaarbioloogiale ja geeniteraapiale kasutatakse viirusvektoreid ka vaktsiinide väljatöötamisel.
Joonis 01: Viiruslik vektor
Vektoritena toimimiseks peavad viirusvektorid omama mitmeid võtmeomadusi. Tavaliselt peaksid need olema ohutud, vähetoksilised, stabiilsed, rakutüübispetsiifilised ja pärast transduktsiooni kergesti tuvastatavad.
Viirusvektorite tüübid
Praegu kasutatakse erinevatel eesmärkidel arvuk alt viirusvektoreid. Mõned näited on retroviirusvektor, lentiviiruse vektor, adenoviirusvektor, adenoga seotud viirusvektor ja taime viirusvektor (tubaka mosaiikviirus). Mõnikord kasutatakse hübriidvektoreid ka geenitehnoloogias. Hübriidvektorid on vektorviirused, mis on geneetiliselt muundatud nii, et neil oleks rohkem kui üks viirusvektori omadused.
Mis on mitteviiruslikud vektorid?
Mitteviiruslikud vektorid on geenide kohaletoimetamise vahendid, mis on anorgaanilised osakesed, lipiidipõhised vektorid, polümeeripõhised vektorid ja peptiidipõhised vektorid. Tavaliselt on mitteviiruslikud vektorid kasulikud erinevat tüüpi nukleiinhapete, sealhulgas väikese DNA (oligodeoksünukleotiidid), suure DNA (plasmiidse DNA) ja RNA (ribosüümid, Si RNA või mRNA) kohaletoimetamiseks. On mitmeid mitteviirusliku vektori kohaletoimetamise meetodeid.
Joonis 02: Mitteviiruslik vektor
Mitteviiruslike vektorite tüübid
Anorgaanilised osakesed hõlmavad k altsiumfosfaati, ränidioksiidi ja kulda, mis hõlbustavad võõr-DNA kohaletoimetamist rakkudesse. Lipiididel põhinevad vektorid, mis edastavad võõr-DNA-d, hõlmavad katioonseid lipiide, lipiidide nanoemulsioone, tahkeid lipiidide nanoosakesi. Peptiidipõhistes vektorites kasutatakse võõr-DNA kohaletoimetamiseks katioonseid peptiide, mis on rikkad polüpleksi külge kinnitatud jääkide, nagu lüsiin ja arginiin, poolest. Lisaks on polümeeril põhinevad vektorid katioonsed polümeerid, mis on segatud võõr-DNA-ga. Polümeeril põhinevad vektorid hõlmavad polüetüleenimiini, kitosaani, dendrimeere ja polümetakrülaati. Lisaks kasutatakse enamikus kardiovaskulaarsetes uuringutes geeniülekande viisina mitteviiruslikke vektoreid.
Millised on viiruslike ja mitteviiruslike vektorite sarnasused?
- Viiraalsed ja mitteviiruslikud vektorid on kahte tüüpi vektoreid, mida tavaliselt geeniteraapias kasutatakse.
- Need on molekulaarbioloogia tööriistad.
- Mõlemad toimivad võõr-DNA rakkudesse ülekandmisel.
- Need on geneetiliselt konstrueeritud nii, et võõra DNA tõhus alt kohale toimetatakse.
Mis vahe on viiruslike ja mitteviiruslike vektorite vahel?
Viirusvektorid on geenide kohaletoimetamise vahendid, mis põhinevad võõra geneetilise materjali viimisel rakku viiruse genoomi abil, samas kui mitteviirusvektorid on geenide kohaletoimetamise vahendid, mis põhinevad võõra geneetilise materjali toimetamisel rakku anorgaaniliste osakeste abil, lipiidipõhised vektorid, polümeeripõhised vektorid ja peptiidipõhised vektorid. Niisiis, see on peamine erinevus viiruslike ja mitteviiruslike vektorite vahel. Veelgi enam, viirusvektorid on bioloogilised tegurid, samas kui mitteviiruslikud vektorid on keemilised mõjurid.
Allpool olev infograafik esitab kõrvuti võrdlemiseks tabelina erinevusi viiruslike ja mitteviiruslike vektorite vahel.
Kokkuvõte – viiruslikud vs mitteviiruslikud vektorid
Vektorid toimivad võõra geneetilise materjali tõhusal rakkudesse toimetamisel. Praegu on geeniteraapias kaasatud kahte tüüpi vektoreid. Need on viiruslikud ja mitteviiruslikud vektorid. Viirusvektorid on erinevat tüüpi viirused, mis on välja töötatud võõra geneetilise materjali viimiseks rakku viiruse genoomi abil. Mitteviiruslikud vektorid on keemilised vektorid, nagu anorgaanilised osakesed, lipiidipõhised vektorid, polümeeripõhised vektorid ja peptiidipõhised vektorid jne, mida kasutatakse geeniteraapias võõra geneetilise materjali rakkudesse viimiseks. Seega on see kokkuvõte viiruslike ja mitteviiruslike vektorite erinevusest.
