ژن درمانی
« ژن درمانی » اصطلاحی کلی است که تعدادی از روشهای کاملاً متفاوت و جدید درمان سرطان را در بر می گیرد . آنچه در تمام موارد مشترک است نیاز به روشی برای واردکردن یک ژن به داخل سلولهای تومور می باشد . در حال حاضر ، حاملهای ویروسی بهترین انتخابها بوده و متداولترین موارد استفاده را دارا می باشند. انواع گوناگون ویروسها دارای مزایا و معایبی می باشند که به صورت زیر خلاصه می شود :
رتروویروس : مناسب می باشد اما فقط سلولهای در حال تقسیم را آلوده می سازد ؛
آدنوویروس : هم سلولهای در حال تقسیم و هم سلولهای عقیم را آلوده می کند. این آلودگی واکنش ایمنی را در بردارد به گونه ای که کاربردهای متعدد آن مشکل است .
هرپس ویروس : به دلیل بزرگتر بودن جذاب است ، به همین دلیل امکان بسته بندی شدن DNA بیشتری در آن میسر می باشد . این در حالی است بیماریزایی بیشتری دارد و کنترل آن مشکل است .
اگر چه رتروویروسها برای کار مناسب می باشند اما فقط سلولهای در حال تقسیم را آلوده می کنند ، این یک محدودیت جدی است . آدنوویروسها هم سلولهای در حال تقسیم و هم سلولهای عقیم را آلوده می کنند ، اما یکی از محدودیتهای استفاده از آنها تحریک سیستم ایمنی است که تکرار استفاده از آنها را مشکل می سازد . در بسیاری از موارد برای آلوده سازی با انتقال یک ژن مورد نظر به سلولها از ویروس استفاده می شود . در این صورت به منظور رعایت ایمنی ، ویروس به گونه ای مهندسی می شود که صلاحیت همانند سازی را نداشته باشد . در چند مورد ، ویروس فوق به صورت سیتوتوکسیک طراحی می شود . در این گونه موارد روشهایی در نظر گرفته شده است تا فعالیت آن را به طور انتخابی به سلولهای تومور محدود کنند .
هرپس ویروس جالب توجه می باشد ؛ به این دلیل که ویروس بسیار بزرگتری است و بسته بندی شدن مواد ژنتیکی بیشتری را در خود میسر می سازد ، اما در عین حال به دلیل استعداد بیماریزایی بیشتر آن کنترل آن نیز مشکل است .
حداقل پنج راهکار متفاوت برای ژن درمانی وجود دارد که بترتیب و اختصار در مورد هر یک توضیح داده خواهد شد .
1- ژنهای مضر ؛
2- ویروس سیتوتوکسیک هدفمند علیه سلولهای فاقد 53P ؛
3- ایمنی شناسی مولکولی یا واکنشهای سرطان ؛
4- درمان با ژن مهار کننده تومور ؛
5- ژن قابل القا با تشعشع متصل به یک عامل سیتوتوکسیک .

ژن درمانی مضر
ژن درمانی مضر بر مبنای راهکار انتقال یک ژن به داخل سلولها انجام می شود ؛ در این روش یک پیش داوری خنثی به یک عامل سمی تبدیل می گردد . بدیهی است هم محصول ژن و هم پیش دارو ضرورتاً غیر سمی می باشند . دو مورد از این سیستم ها به طور گسترده در آزمایشگاهها و در برخی کارآزماییهای بالینی مورد استفاده قرار گرفته است . به عنوان مثال یک مورد به اختصار ، یعنی ترکیب ژن تیمیدین کیناز ویروس هرپس سیمپلکس ( HSV-tk ) بسته بندی شده در داخل یک آدنوویروس به اضافه گانسی کلوور شرح داده می شود . ویروس حاوی ژن به داخل تومور تزریق می شود . گانسی کلوور به طور سیستمیک تجویز می شود . HSV-tk پس از فسفریلاسیون گانسی کلوور آن را به آنالوگ نوکلئوزید تبدیل می کند . به این ترتیب سنتز DNA مهار می شود که سرانجام به مرگ سلول می انجامد . این مساله در شکل 26-1 نمایش داده شده است . سلولهای بیشتری از آنچه که انتقال داده شد، کشت می شوند ؛ یعنی یک اثر نظارتی مهم وجود دارد که از چند عامل ناشی می شود ؛ (1) اتصال شکاف ها بین سلولها برای انتقال عامل سمی به سلولها ؛ (2) پس از مرگ سلولها و تجزیه آنها ، عامل سمی رها و در دیگر سلولها پخش می شود ؛ و (3) یک پاسخ ایمنی القا شده موجب مرگ سلولهای توموری بیشتری می شود ، حتی آنها که دور از محل تزریق واقع بوده اند.
بیش از 30  کارآزمایی بالینی برای بدخیمیهای انسان از تومورهای مغزی گرفته تا مزوتلیوماها ، متاستازهای کبد و متاستازهای صفاتی انجام شده است . اگر چه درمانهای موضعی بخوبی تحمل می شوند ، تلاشهایی برای تجویز سیستمیک HSV-tk برای درمان بیماری متاستازی کبد ناشی از هپاتوتروپسیم آدنوپروس محدود می شود .
گاهی اوقات میزان کاهش رشد تومور به وسیله HSV-tk به اضافه گانسی کلوور خیره کننده می باشد . اما نرخ درمان پائین است که به ضرورت استفاده از این شکل جدید درمان همراه با پرتو یا شیمی درمانی اشاره دارد . درواقع ممکن است درمان توأم اثری بیش از اثر تجمعی داشته باشد زیرا HSV-tk به اضافه گانسی کلوور می تواند مشابه دیگر آنالوگهای نوکلئوزید ، سلولها را به پرتوها حساس نماید .
ویروس سیتوتوکسیک هدفمند علیه سلولهای فاقد 53P :
یک راهکار جدید برای درمان افتراقی تومورها ( هم اولیه و هم متاستازی ) با ویژگی53P جهش یافته ، مستلزم استفاده از یک آدنوویروس است که فقط در سلولهای جهش یافته 53P  همانند سازی می کنند و از طریق تجزیه سلول آنها را می کشند . زیست شناسی پایه در این راهکار جالب است .
دو بازرس اصلی رشد طبیعی سلول Rh و  53P می باشند . Rh با وظیفه دخالت در تنظیم چرخه سلول ، ابتدا در رینوبلاستوما کشف شد . این ژن تا دریافت علائم رشد مناسب از ورود سلول به مرحله S چرخه سلول ممانعت به عمل می آورد . از سوی دیگر 53P ، ضمن شناسایی آسیب DNA ، موجب خودکشی سلول طی فرایند اپوپتوز می گردد . تصور می شود اگر یکی از این پروتئینها غیر فعال شوند ، سلول سرطانی می شود . آدنوویروس نیز می تواند موجب تقسیم خارج از کنترل شود زیرا به دو ژن Ela و Elb مسلح می باشد ؛ Rh هدف Ela و 53P هدف Elb است که با آن غیر فعال می شود ؛ به عبارت دیگر یک ویروس با ژن حذف شده یا غیر فعال شده Elb فقط در سلولهای فاقد53P رشد می کنند . تا به امروز فقط از نظریه اخیر یعنی تولید ویروسی که فقط در سلولهای فاقد  53P همانند سازی کند ، استفاده شده است . بنابراین 53P جهش یافته یک نشانه عمده سرطان است ؛ در این راهکار به طور ترجیحی سلولهای سرطانی به وسیله یک ویروس سیتوتوکسیک هدف قرار می گیرند . به گونه ای که ضرری متوجه سلولهای سالم نشود . طراحی یک روش درمانی به منظور تفاوت قایل شدن بین سلولهای بدخیم و سالم ، چند دهه است که همانند جام مقدس در تحقیقات سرطان مورد جستجو است . اگر چه هنوز در مورد حدی که این ویروسها تکثیر می یابند و موجب مرگ سلولها با 53P طبیعی می شوند ، بحثهایی وجود دارد اما در کارآزماییهای بالینی اولیه مشاهده شد که تلقیح سیستمیک این حامل موجب مهار رشد قابل ملاحظه ای در سرطان اولیه سر و گردن می شود . همچنین به دلیل آنکه فقط پاسخها به طور نسبی تحریک می شوند ، توأم بودن درمان با رژیمهای استاندارد تشعشع یا شیمی درمانی ضروری است .
ایمنی شناسی مولکولی ( واکسنهای سرطان )
مبنای این راهکار برانگیختگی یا تحریک یک پاسخ ایمنی سلولی علیه سرطان مهاجم است که در مقابل ضایعات متاستازی موثر باشد . با استفاده از مهندسی ژنتیک می توان واکنشهایی را برای بیان سایتوکاینها یا دیگر مولکولهای شناخته شده و حائز اهمیت در ایجاد پاسخهای ایمنی ، یا چند پادگن اختصاصی برای تومور ، تولید کرد . واکسیناسیون با سلولهای تومور بیان کننده سایتوکاینها مانند IL-2 ، GM-CSF یا IFN-g القای یک پاسخ ایمنولوژیک در بعضی سیستمهای مدل حیوانی را نشان داده اند که به توقف رشد ( در معالجه های موردی) تومورهای موضعی یا متاستازها منجر شده است . انجام این روش بدون مشکل نیست . اولاً ملزومات مولکولی برای ایجاد یک پاسخ ایمنی که قادر به رد تومور باشد دقیقاً مشخص نشده است . همچنین به طور کلی ، فعالیت ضد توموری فقط بر علیه تومورهای کوچک موثر می باشد . یک راهکار_ که هنوز مراحل توسعه را پشت سر می گذارند اما امیدوار کننده است _ ترکیب ایمنی شناسی مولکولی با ژن درمانی مضر است . در این روش از ژن مضر برای ایجاد نکروز سریع و تولید مقادیر زیادی از پادگن تومور به صورت توأم با روش ژن _ ایمنی به منظور افزایش پاسخ ایمنی پادگن آزاد شده ، استفاده می شود .
درمان با ژن مهارکننده تومور
نزدیک ترین راهکار به ژن درمانی واقعی جایگزینی آن با نسخه صحیح یک ژن است که جهش آن موجب شروع بدخیمی یا تغییر قابل ملاحظه فنوتیپ مربوط می شود . ممکن است هدف از چنین درمانی ، تعدیل رشد سلول ، تهاجمی بودن یا قابلیت متاستازی آن باشد تا حدی که موجب مرگ سلول شود . 53P به عنوان یک هدف برای ژن درمانی بیشترین توجه را به خود جلب کرده است . این مسأله منطقی است زیرا 53P متداولترین ژن جهش یافته در سرطان می باشد و می تواند بر رونوشت برداری ، نقاط بازرسی چرخه سلول ، ترمیم DNA ، اپوپتوز و رگزایی تاثیر داشته باشد .
در چندین سیستم تومور الگو ، انتقال سلول با نمونه طبیعی 53P می تواند مانع رشد رگزایی با شروع اپوپتوز شود . در مرحله اول کارآزمایی بالینی انجام شده ، تومورهای ریه با رتروویروسهای حامل 53P تلقیح شدند ، این عمل غیر سمی بودن و مهار رشد تومور در 6 نفر از 9 بیمار را نشان داد .
عواملی که تا حد زیادی زمینه درمان با ژن مهار کننده تومور را محدود می کنند ، تعداد محدود ژنهای هدف شناخته شده است . این ژنها یا موجب ایجاد فنوتیپ بدخیم می شوند یا حداقل برای حفظ آن ضروری می باشند . این واقعیت مبین آن است که برای سرطانزایی ، بیش از یک تغییر ژنتیکی لازم است .
مانند بیشتر شکلهای ژن درمانی ، ریشه کنی تومورهای درمان شده حتی در سیستمهای تجربی نمونه بندرت انجام می گیرد . این امر به دلیل وجود مشکلات فنی در خصوص انتقال نسبت زیاد یا به اندازه کافی سلولها در تومورها می باشد . مشکل ساده اما حل نشده ، ظاهراً یک « اثر جانبی » است که بیشتر سلولها به جای انتقال واقعی می میرند . چنان که انتظار می رود . بیان آنها به آثار تابش گیری بیشتر و امکان درمان توأم منجر می شود .
ژن قابل القا با تشعشع متصل به یک عامل سیتوتوکسیک
در این قسمت اصل بر ترکیب فیزیک فناوری مربوط به هدفیابی با تشعشع به کمک جنبه های مولکولی ژن درمانی است . اصول کلی در شکل 26- 2 نشان داده شده است . مشخصاً یک ژن کی مریک ایجاد می شود که می تواند با تشعشع فعال و در داخل ژنوم یک آدنوویروس فاقد قابلیت همانند سازی جایسازی شود . ژن کی مریک مستلزم توالی cDNA انسان است که فاکتور نکروز تومور  α ( TNF ) و قسمتهایی از پیش برنده / تقویت کننده ژن پاسخ رشد اولیه ( Egr-1 ) را رمز می کند . قسمت مذکور با یک دز حدود Gy 5/0 ( rad 50 ) از اشعه فعال می شود . آدنوویروس به داخل تومور تزریق می گردد اما α TNF فقط در حجم مشخص در میدان تابش فعال می شود . با این روش از سمیت برای کل بدن اجتناب می شود . رهایی α TNF در تومور موجب تخریب عروق و اپوپتوز سلولهای تومور می گردد و اساس آن در شکل 26-3 نشان داده شده است . کلید موفقیت این راهکار دارا بودن پیش برنده / تقویت کننده های قابل القا با تشعشع مانند خانواده ژن پاسخ رشد اولیه می باشد . به طور کلی اینها به محرکهای گوناگون از جمله پرتوهای یونساز واکنش نشان می دهند . توالیهای حس کننده این پاسخ تشعشع ، متشکل از 10 جفت باز موتیف به نام عناصر GArG می باشند که در نواحی 51 ورودی پیش برنده قرار دارند . فعال شدن این عناصر با واسطه های فعال اکسیژن ، باعث تحریک ناشی از تشعشع می شوند . رونوشتهای Egr-1 طی 3 ساعت بعد از تابش گیری به سطوح اولیه بازگشت می نمایند .
درمان رادیوژنیک ،‌ بر اساس نامگذاری امروزه آن ،‌ در یک سیستم الگو متشکل از سلولهای تومور حلق انسان _ که به صورت یک پیوند بیگانه در پاهای عقبی موشهای ناد فاقد سیستم ایمنی رشد کردند _ امیدهایی را به وجود آوردند . این صرفاً نمایش روش است که می تواند پیش زمینه ای برای موفقیتهای بعدی باشد . استعداد بیشتری برای استفاده از پیش برنده های خاص تشعشع نسبت به Egr-1 با عامل سمی موثرتر از α TNFوجود دارد . عقیده اصلی ترکیب فیزیک فناوری تشعشع هدفمند با جنبه های مولکولی ژن درمانی است .
ژن درمانی هدفمند
در تلاش برای ژن درمانی اختصاصی تر و تعدیل مرگ و میر سلول تومور نسبت به سمیت بافت سالم ، امکاناتی برای هدفدار شدن عامل سمی مورد استفاده در ژن درمانی برای سلولهای خاص شناسایی شده است . برای مثال ، تومورهای بسیاری از سلولهای هیپوکسیک برخورد دارند ؛ یک عامل با قابلیت القای هیپوکسی شناسایی شده است که به DNA _ در عناصر خاص پاسخ دهنده هیپوکسی برای تنظیم بیش از حد رونوشت برداری ژنهای خاص _‌ متصل می شد . به زبان ساده تر ، یک عنصر حساس به هیپوکسی را می توان به ژن درمانی اضافه کرد به گونه ای که پیش دارو فقط در نواحی هیپوکسی به یک عامل سمی تبدیل شود ؛ بنا به فرض ، این رخداد فقط در تومورها روی می دهد .
در مقابل می توان از پیش برنده های خاص تومور استفاده کرد . مثال واضحتر سرطان پروستات است که می توان از پادگن خاص پروستات استفاده نمود . گزارشهای منتشر شده ای نیز برای پیش برنده های خاص هپاتوما ، سرطان پستان و کارسینومای معده وجود دارد . این زمینه از تحقیق مراحل اولیه خود را پشت سر می گذارند و بسیار مستعد است .
نتیجه گیری
تنوع راهکارهای موجود و به هم آمیختن آنها تحت عنوان ژن درمانی ، تماماً پیشرفت جذاب و قابل توجهی در درمان سرطان موضعی و حتی متاستازی در حیوانات آزمایشگاهی ایجاد کرده است . پیشرفتهایی در درمان سرطان در انسان ، مشکل واقعی ، نیز حاصل شده است اما تا به امروز چندان قابل توجه نبوده است . در این میان مسائل عمده ای باقی می باشد که باید حل شود اما این زمینه تحقیقاتی نیاز به مراقبت دارد .
تمام راهکارهایی که مورد بحث قرار گرفتند از یک مشکل مشترک برخوردارند ، یعنی مشکل انتقال ژنهای درمانی به داخل یک قسمت بزرگ از سلولهای تومور . برای مثال ، بازده آلودگی 99 درصد دو لاگ از سلولها را می کشد ، برای عقیم کردن تومور به 9 یا 10 لاگ نیاز است . یک پدیده جزئی « اثر جانبی » است که در آن نسبت بیشتری از سلولها قبل از انتقال کشته می شوند . آثار جانبی ممکن است به طور موضعی از طریق ارتباط سلول به سلو یا به طور سیستمیک از یک پاسخ با واسطه ایمنی عمل کند . در مورد اخیر ، ممکن است یک درمان ، پاسخ ضد توموری سیستمیک را القا کند و بر متاستازهای دور دست موثر باشد .
ترکیب هر یک از راهکارهای جدید ژن درمانی با پرتودرمانی یا شیمی درمانی استاندارد منطقی به نظر می رسد . خط مشی اساسی باید بر مبنای روشهایی باشد که اثر تجمعی یا هم افزایی برای کشتن سلولهای تومور ایجاد می کند ، اما سمیت برای بافتهای سالم محدود کننده نیز باید در نظر گرفته شود . توجیه ترکیب ژن درمانی با، برای مثال ، پرتودرمانی استاندارد آن است که اگر چه تشعشع بتنهایی ،‌در رابطه دز _ کنترل تومور با شیب زیاد ، کنترل تومور را در پی دارد اما کشته شدن درصد کوچکی از سلولهای تومور با ژن درمانی به کنترل بسیار بیشتر تومور منجر می شود.