Lipozom Tabanlı Gen Aktarımı
Ayça İrgit - Moleküler Biyoloji ve Genetik, Fen Edebiyat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi
Non- Viral Vektörler
Gen düzenleme ve gen aktarım teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte nükleik asitlerin biyolojik bariyerleri geçerek hedef hücreye ulaşması için kullanılan ajanların da çeşitliliği artmıştır.[1]
Paketleme kapasitelerinin yüksekliği, immün yanıt oluşturmamaları, biyogüvenirliklerinin yüksek olması, sentezlerinin kolay ve sentez maliyetlerinin düşük olması sebebiyle viral olmayan (non-viral) vektörlerin gen aktarım teknolojilerinde kullanımı yaygınlaşmıştır.[2]
Viral olmayan vektörler DNA’nın doğrudan hücre içine gönderimini amaçlayan fiziksel yöntemler ve kimyasal yöntemleri içermektedir. Fiziksel yöntemler; elektroporasyon, sonoporasyon, laser ışıma, mikroenjeksiyon, magnetofeksiyon ve partikül bombardımanı- gen tabancası metodunu içermektedir. Kimyasal yöntemleri ise lipozom tabanlı gen aktarım teknikleri oluşturmaktadır.[3]
Lipit Kaynaklı Vektörler
Viral olmayan gen aktarım yöntemleri; inorganik biyomalzemeler ile polimerik ve lipit tabanlı ajanları içermektedir.[1]
Lipit kaynaklı vektörler; biyouyumluluklarının yüksek ve toksisitelerinin düşük olması, kontrollü salınım yapabilmeleri ve hücre membranına benzerlikleri gibi birçok avantaja sahip olmaları nedeniyle viral olmayan vektörler arasında kullanımı en yaygın olan ajanlardır. İlaç salınımı ve gen aktarımı tekniklerinde lipit kaynaklı vektörler sıklıkla kullanılmaktadır. Lipozomlar, katı lipit nanoparçacıklar ve lipopolipleksler lipit kaynaklı vektörleri oluşturmaktadır.[1]
Lipozomlar
1960’lı yıllarda keşfedilen lipozomlar özellikle ilaç salımı çalışmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.[1]
Aktif maddenin etkinliğini arttırma ve istenmeyen toksik etkileri azaltma amacıyla seçici maddelerin taşınmasında kullanılan lipozomların, gen aktarım çalışmalarında da kullanımı günümüzde hızla artmaktadır.[5]
Katyonik lipitler, lipopolilizinler, virozomlar ve polikatyon konjugatlar gibi birçok farklı formda olabilen lipozomlar temelde hidrofilik özellik gösteren gliserol ve türevleri ile hidrofobik özellik gösteren kolestrol türevlerini ya da çift karbon zincirini içermektedir. Lipozomların tek katmanlı fosfolipitlerden meydana gelmekte ve yapıları memeli hücrelerinin membran yapısı ile benzerlik göstermektedir. Membran yapısına benzer özellikte olmaları lipozomların kullanımı yaygınlaştıran önemli etmenlerden biridir.[2-6]
Lipozomlar sahip oldukları yük özelliklerine göre de katyonik, anyonik ve nötral lipozomlar olarak sınıflandırılabilmektedir. Katyonik lipozomlar sahip oldukları pozitif yükten dolayı DNA ile doğal kompleks oluşturmaktadır. Elektriksel yüklerinden dolayı katyonik lipitler negatif yüklü membrandan kolaylıkla geçebilmektedir. Negatif yüklü genetik materyal ile elektrostatik etkileşim kuran ve endozom keselerinden kolayca çıkabilen katyonik lipozomlar gen aktarımında en yaygın kullanılan lipozom çeşididir. Lipofektamin 2000, DODAP (1,2 dioleoyl-3-dimetilamonyum propan), DOTAP (1,2 dioleoyl-3- trimetilamonyum propan) ve DOTMA (N-[1- (2,3-dioleyloksi) propil]-N, N-trimetilamonyum klorür) en yaygın kullamılan katyonik lipozomlardan bazılarıdır.[1-4]
Katyonik lipozomların pozitif yük sayısının artmasına bağlı olarak toksitiselerinin artması, anyonik lipozomların kullanımının önem kazanmasına neden olmuştur. Anyonik lipozomların DNA komleksi oluşturabilmesi için Ca+2 gibi pozitif aracılar gerekmektedir. Ca+2 iyonları ile bağlanan anyonik lipozomlar, düşük seviyede toksisite ile yüksek miktarda DNA’yı hapsedebilmektedir. Ca+2 miktarındaki artış, lipozomlarla kompleks oluşturan DNA miktarını arttırabilmektedir. dioleoyil fosfotidil gliserol (DOPG) ve 1,2-dioleoyil fosfotidil etanolamin (DOPE) gen aktarımında kullanılan anyonik lipozomlara örnek olarak verilebilir.[1-3]
Düşük toksisite gösteren ve elektriksel özellikleri nedeniyle proteinlerle etkileşime girmeyen nötral lipozomlar, nükleik asitlerin nükleaz enzimiyle etkileşimini önler ve böylece nükleik asitlerin daha etkin taşınmasını sağlar. Anyonik lipozomlar gibi nötral lipozomların da DNA ile kompleks oluşturabilmesi için DNA’nın başka araçlar ile verilmesi gerekir. 1,2-distearol-sn-glisero-3-fosfoetanolamin [metoksi (polietilen glikol)-2000] (DSPEPEG2000) ve dioleoyil fosfatidil kolin (DOPC) nötral lipozomlara örnek olarak verilebilir.[1,2]
Referanslar
1. Pamukcı, A., Portakal, H., S. & Eroğlu, E., (2018), Terapötik Moleküllerin Aktarımında Kullanılan Yeni Nesil Biyomalzemeler, Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 11(3), 524-542, DOI: 10.18185/erzifbed.339405
2. Özcan, A., G., (2007), Gen Tedavisi ve Biyogüvenlik, Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi 64 (1): 35-50, Erişim Adresi: https://www.journalagent.com/turkhijyen/pdfs/THDBD_64_1_35_50.pdf
3. Attar, A., (2016), Gen Terapisi Yöntemleri: Fiziksel ve Kimyasal Metotlar, Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi 74(1): 103 – 112, DOI ID: 10.5505/TurkHijyen.2016.43255
4. Kırtıl, E. & Öztop, M., H. (2014), Enkapsülasyon Maddesi Olarak Lipozom ve Gıdalarda Kullanımı: Yapısı, Karakterizasyonu, Üretimi ve Stabilitesi, Akademik Gıda 12(4): 41-57, Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/1186449
5. Saka, O., M., (2009), Anti- Anjiogenik Etki Gösteren Non- Viral Gen Taşıyıcı Sistemlerin Geliştirilmesi Üzerine Yapılan Çalışmalar, Ankara Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Erişim Adresi: https://dspace.ankara.edu.tr/xmlui/bitstream/handle/20.500.12575/34340/ongun_mehmet_saka_tez.pdf?sequence=1
6. Yurdakul, A. & Atav, A., (2007), Lipozomların Yapısı ve Sınıflandırılması, Tekstil ve Konfeksiyon 4: 243-247, Erişim Adresi:
https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/218038