Genetic and Cellular Therapies

Genetik lan terapi selular

Kemajuan ing terapi genetik lan selular wis mbukak wates anyar ing babagan obat, utamane ing bidang peningkatan pertumbuhan otot lan perbaikan cedera. Teknologi panyuntingan gen kaya CRISPR-Cas9 wis ngrevolusi kemampuan kita kanggo ngowahi materi genetik kanthi presisi sing durung tau ana sadurunge. Bebarengan, riset sel induk nawakake cara sing apik kanggo regenerasi jaringan sing rusak lan ngobati penyakit degeneratif. Artikel iki njlèntrèhaké potensial panyuntingan gen kanggo nambah wutah otot lan njelajah aplikasi riset sel induk ing ndandani ciloko, nyedhiyakake ringkesan lengkap sing didhukung dening temuan ilmiah anyar.

Suntingan Gene: Potensi Peningkatan Pertumbuhan Otot

Ringkesan Teknologi Editing Gene

CRISPR-Cas9

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) -Cas9 minangka alat panyuntingan gen revolusioner sing ngidini modifikasi urutan DNA sing tepat, efisien, lan biaya-efektif. Asal saka mekanisme pertahanan bakteri, CRISPR-Cas9 nggunakake RNA panuntun kanggo ngarahake enzim Cas9 menyang urutan DNA tartamtu, ing ngendi iku nggawe break untaian ganda, mbisakake modifikasi gen.

TALENs lan ZFNs

  • Nuklease Efektor Kaya Aktivator Transkripsi (TALENs): Iki minangka protein rekayasa sing bisa dirancang kanggo target urutan DNA tartamtu.
  • Nuklease Jari Seng (ZFNs): Iki minangka protein sintetik sing nggabungake domain pengikat DNA driji seng karo domain pembelahan DNA.

Nalika TALEN lan ZFN ndhisiki CRISPR-Cas9, luwih rumit lan kurang efisien, nggawe CRISPR minangka alat sing disenengi ing riset saiki.

Mekanisme Peningkatan Pertumbuhan Otot Liwat Gene Editing

Inhibisi Gen Myostatin

Myostatin minangka protein sing nyegah pertumbuhan otot. Mutasi ing MSTN gen, kang encode myostatin, mimpin kanggo tambah massa otot. Suntingan gen bisa digunakake kanggo ngganggu gen MSTN, nyuda tingkat myostatin lan ningkatake hipertrofi otot.

  • Pasinaon Kewan: Gangguan CRISPR-Cas9-mediated saka MSTN ing tikus nyebabake wutah otot sing signifikan.
  • Aplikasi: Potensi pangobatan kanggo penyakit otot-mbuwang kaya muscular dystrophy.

Peningkatan Gene IGF-1

Insulin-like Growth Factor 1 (IGF-1) nduweni peran penting ing pangembangan lan regenerasi otot. Nambah ekspresi IGF-1 liwat editing gene bisa ningkataké wutah otot lan ndandani.

  • Panliten Panliten: Overexpression saka IGF-1 ing model kewan wis nuduhake tambah massa otot lan kekuatan.
  • Potensi Terapi: Bisa mbantu pulih saka ciloko otot lan nglawan mundhut otot sing gegandhengan karo umur.

Riset lan Temuan Saiki

Pasinaon Kewan

  • Duchenne Muscular Dystrophy (DMD): CRISPR-Cas9 wis digunakake kanggo mbenerake mutasi sing nyebabake DMD ing tikus, mulihake ekspresi dystrophin lan ningkatake fungsi otot.
  • Peningkatan Peternakan: Suntingan gen wis ngasilake sapi lan babi kanthi massa otot sing tambah kanthi ngganggu gen MSTN.

Aplikasi Potensial ing Manungsa

  • Uji Coba Terapi Gene: Uji klinis tahap awal njelajah safety lan khasiat panyuntingan gen kanggo nambani kelainan otot genetis.
  • Peningkatan Kinerja: Keprigelan etika muncul babagan panggunaan panyuntingan gen kanggo ningkatake kinerja atletik.

Pertimbangan Etika lan Kerangka Regulasi

  • Efek Ora Sasaran: Modifikasi genetis sing ora disengaja bisa nyebabake akibat sing mbebayani.
  • Germline Editing: Owah-owahan ing sel kuman bisa diwarisake, nuwuhake masalah etika.
  • pranatan: Agensi kaya FDA lan EMA ngatur terapi panyuntingan gen, nandheske safety lan kepatuhan etika.

Riset Stem Cell: Aplikasi ing Repair Ciloko

Jinis Stem Cell Digunakake ing Otot Repair

Sel Induk Embrionik (ESCs)

  • Karakteristik: Sel pluripoten sing bisa dibedakake dadi jinis sel apa wae.
  • Aplikasi: Potensi ngasilake sel otot, nanging masalah etika mbatesi panggunaane.

Stem Cell Dewasa (Sel Satelit)

  • Karakteristik: Sel induk khusus otot sing melu pertumbuhan lan ndandani.
  • Aplikasi: Bisa diisolasi lan ditambahi kanggo transplantasi autologous.

Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs)

  1. Karakteristik: Sel somatik diprogram ulang dadi pluripoten.
  2. Kaluwihan: Ngindhari masalah etika sing ana gandhengane karo ESC lan nyuda penolakan kekebalan.

Mekanisme Terapi Stem Cell ing Repair Cedera Otot

Diferensiasi menyang Sel Otot

Sèl induk bisa mbédakaké dadi myoblasts, sing gabung kanggo mbentuk serat otot anyar.

  • Proses: Sel induk diinduksi kanggo nyebut gen spesifik otot.
  • Asil: Regenerasi jaringan otot sing rusak, mulihake fungsi.

Efek Paracrine

Sel induk ngetokake faktor pertumbuhan lan sitokin sing ningkatake perbaikan jaringan.

  • keuntungan: Ningkatake angiogenesis, nyuda inflamasi, lan ngrangsang sel penduduk.

Uji klinis lan Riset Saiki

Studi Praklinis

  • Model Rodent: Transplantasi sel induk ningkatake regenerasi otot lan kekuatan ing tikus.
  • Kewan Gedhe: Pasinaon ing asu kanthi distrofi otot nuduhake fungsi otot sing dipulihake.

Uji Klinis Manungsa

  • Pacobaning Urip: Nyelidiki safety lan khasiat terapi sel induk ing kondisi kaya DMD lan penyakit anggota awak iskemik.
  • Asil Pambuka: Sawetara uji coba nglaporake fungsi otot sing luwih apik lan nyuda kemajuan penyakit.

Tantangan lan Arah Masa Depan

Penolakan Kekebalan

  • Transplantasi alogenik: Resiko respon imun marang sel donor.
  • Solusi: Panganggone sel autologous utawa terapi imunosupresif.

Masalah Etika

  • ESCs: Keprigelan babagan panggunaan jaringan embrio.
  • Pengawasan Regulasi: Pedoman ketat ngatur riset sel induk.

Scaling Up Produksi

  • Manufaktur: Tantangan kanggo ngasilake sel induk kanthi jumlah gedhe.
  • Kontrol kualitas: Njamin konsistensi lan keamanan produk sel.

Terapi genetik lan seluler duweni potensi gedhe kanggo ningkatake pertumbuhan otot lan ndandani ciloko.Teknologi panyuntingan gen kaya CRISPR-Cas9 mbisakake modifikasi sing tepat sing bisa ningkatake hipertrofi otot lan mbenerake cacat genetis. Riset sel induk nawakake strategi sing janjeni kanggo regenerasi jaringan otot sing rusak liwat efek diferensiasi lan paracrine. Nalika kemajuan sing signifikan wis digawe, tantangan kayata pertimbangan etika, penolakan kekebalan, lan watesan teknis tetep. Riset lan uji klinis sing terus ditindakake terus mbukak dalan kanggo nerjemahake terapi kasebut dadi perawatan sing aman lan efektif kanggo penyakit lan ciloko sing ana gandhengane karo otot.

Referensi

  1. Doudna, JA, & Charpentier, E. (2014). Perbatasan anyar teknik genom karo CRISPR-Cas9. ngelmu, 346(6213), 1258096.
  2. Joung, JK, & Sander, JD (2013). TALENs: Teknologi sing bisa ditrapake sacara wiyar kanggo panyuntingan genom sing ditargetake. Nature Review Biologi Sel Molekul, 14(1), 49–55.
  3. Urnov, FD, et al. (2010). Suntingan genom kanthi nuklease driji seng direkayasa. Nature Review Genetika, 11(9), 636–646.
  4. McPherron, AC, et al. (1997). Regulasi massa otot balung ing tikus dening anggota superfamili TGF-beta anyar. alam, 387(6628), 83–90.
  5. Qin, L., et al. (2018). Mutasi gen myostatin sing disebabake sistem CRISPR / Cas9 ing terwelu. Fisiologi lan Biokimia Seluler, 47(4), 1668–1679.
  6. Rodgers, BD, & Garikipati, DK (2008). Biologi klinis, pertanian, lan evolusi myostatin: review komparatif. Ulasan Endokrin, 29(5), 513–534.
  7. Philippou, A., et al. (2007). Peran faktor pertumbuhan kaya insulin 1 (IGF-1) ing fisiologi otot rangka. Ing Vivo, 21(1), 45–54.
  8. Barton-Davis, ER, et al. (1998). Ekspresi sing dimediasi virus saka faktor pertumbuhan kaya insulin mblokir fungsi otot balung sing gegandhengan karo tuwa. Prosiding saka National Academy of Sciences, 95(26), 15603–15607.
  9. Long, C., et al. (2014). Nyegah distrofi otot ing tikus dening CRISPR / Cas9-mediated editing DNA germline. ngelmu, 345(6201), 1184–1188.
  10. Wang, X., et al. (2015). Gangguan MSTN sing dimediasi CRISPR / Cas9 lan mutagenesis sing diwarisake ing wedhus nyebabake massa awak tambah. Laporan Ilmiah, 5, 13878.
  11. ClinicalTrials.gov. (2021). Panelusuran: panyuntingan gen lan distrofi otot. Dijupuk saka https://clinicaltrials.gov/
  12. Isasi, R., et al. (2016). Kabijakan nyunting supaya cocog karo génom? ngelmu, 351(6271), 337–339.
  13. Fu, Y., et al. (2013). Mutagenesis off-target frekuensi dhuwur sing disebabake dening nuklease CRISPR-Cas ing sel manungsa. Bioteknologi Alam, 31(9), 822–826.
  14. Akademi Ilmu, Teknik, lan Kedokteran Nasional. (2017). Suntingan genom manungsa: Ilmu, etika, lan pemerintahan. Akademi Nasional Press.
  15. US Food and Drug Administration. (2020). Terapi gen manungsa kanggo kelainan genetik. Dijupuk saka https://www.fda.gov/
  16. Thomson, JA, et al. (1998). Garis sel induk embrio sing asalé saka blastokista manungsa. ngelmu, 282(5391), 1145–1147.
  17. Lo, B., & Parham, L. (2009). Masalah etika ing riset sel induk. Ulasan Endokrin, 30(3), 204–213.
  18. Lepper, C., et al. (2011). Sèl satelit diwasa lan progenitor otot embrio duwe syarat genetik sing béda. alam, 460(7255), 627–631.
  19. Montarras, D., et al. (2005). Isolasi langsung sel satelit kanggo regenerasi otot rangka. ngelmu, 309(5743), 2064–2067.
  20. Takahashi, K., & Yamanaka, S. (2006). Induksi sel punca pluripoten saka embrio tikus lan kultur fibroblast diwasa kanthi faktor sing ditemtokake. sel, 126(4), 663–676.
  21. Robinton, DA, & Daley, GQ (2012). Janji sel induk pluripoten sing diinduksi ing riset lan terapi. alam, 481(7381), 295–305.
  22. Chargé, SB, & Rudnicki, MA (2004). Regulasi sel lan molekuler saka regenerasi otot. Tinjauan fisiologis, 84(1), 209–238.
  23. Darabi, R., et al. (2012). Manungsa ES- lan progenitor myogenic sing asale saka iPS mulihake DYSTROPHIN lan ameliorate patologi ing tikus dystrophic. Sel Stem Sel, 10(5), 610–619.
  24. Skuk, D., & Tremblay, JP (2011). Transplantasi sel intramuskular minangka perawatan potensial myopathies: studi klinis lan praklinis. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Basis Molekul Penyakit, 1812(2), 208–217.
  25. Gnecchi, M., et al. (2008). Mekanisme paracrine ing sinyal lan terapi sel stem diwasa. Riset Sirkulasi, 103(11), 1204–1219.
  26. Caplan, AI, & Correa, D. (2011). MSC: Toko obat cedera. Sel Stem Sel, 9(1), 11–15.
  27. Sacco, A., et al. (2010). Pembaruan dhewe lan ekspansi sel stem otot sing ditransplantasikan. alam, 456(7221), 502–506.
  28. Kornegay, JN, et al. (2012). Model canine saka Duchenne muscular dystrophy lan panggunaan ing strategi terapeutik. Genome Mamalia, 23(1-2), 85–108.
  29. Perpustakaan Kedokteran Nasional AS. (2021). ClinicalTrials.gov. Dijupuk saka https://clinicaltrials.gov/
  30. Mendell, JR, et al. (2020). Efek longitudinal terapi gen ing distrofi otot. New England Journal of Medicine, 383(10), 927–939.
  31. Daley, GQ, & Scadden, DT (2008). Prospek kanggo terapi adhedhasar sel stem. sel, 132(4), 544–548.
  32. Trounson, A., & McDonald, C. (2015). Terapi sel induk ing uji klinis: Kemajuan lan tantangan. Sel Stem Sel, 17(1), 11–22.
  33. Hyun, I. (2010). Bioetika riset lan terapi sel induk. Jurnal Penyelidikan Klinis, 120(1), 71–75.
  34. International Society for Stem Cell Research. (2016). Pedoman kanggo riset sel induk lan terjemahan klinis. Dijupuk saka https://www.isscr.org/
  35. Zakrzewski, W., et al. (2019). Terapi sel punca kanggo rekayasa jaringan lan obat regeneratif. Stem Cells Internasional, 2019, 1–24.
  36. Chen, KG, et al. (2014). Tantangan lan kesempatan kanggo terjemahan terapi sel induk. Sel Stem Sel, 14(6), 647–656.

← Artikel sadurungé Artikel sabanjure →

Bali menyang ndhuwur

Bali menyang Blog