Sólin Sólin Rís 10:29 • sest 16:00 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 15:58 • Sest 03:21 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 03:17 • Síðdegis: 15:37 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 09:31 • Síðdegis: 21:53 í Reykjavík
COVID-19 borði í flokk

Hvernig eru veirur nýttar til að flytja erfðaefni inn í frumur?

Erna Magnúsdóttir og Snædís Huld Björnsdóttir

Algengt er að nota víxlveirur (e. retrovirus) af flokki lentiveira til þess að ferja gen í frumur. Það þarf þó að vanda vel til verka til að veiran virki einungis sem genaferja en geti ekki fjölgað sér og sýkt frumur sem henni er ekki ætlað að sýkja. Þetta er gert á þann veg að frumur í rækt eru notaðar sem pökkunar- eða framleiðslufrumur, til að pakka veiruerfðaefni sem inniheldur genið sem á ferja inn í veiruagnir (e. viron). Veiruagnirnar losna svo frá pökkunarfrumunum og út í ætið sem þær eru ræktaðar í.

Til þess að pökkunarfrumur framleiði lentiveiruferjur á þennan hátt er veiruerfðaefni flutt inn í þær með DNA-sameind. Þá er búið að fjarlægja þau gen sem nauðsynleg eru til pökkunar erfðaefnisins í veiruagnir, en genum sem á að ferja með veirunni er skeytt inn í staðinn. Pökkunargenin eru hins vegar flutt inn í frumurnar með annarri DNA-sameind. Þannig umrita pökkunarfrumur erfðamengi veirunnar yfir í RNA og því er svo pakkað inn í veiruhylki (e. capsid) sem því næst losna frá þeim út í ætið sem lentiveiruferjur (vinstra megin á mynd). Pökkunargenin verða hins vegar eftir í frumunum í stað þess fara inn í veiruagnir eins og gerist hjá náttúrulegum veirum.

Skýringarmynd sem sýnir hvernig pökkunarfruma framleiðir lentiveiruferju. Ferjan sýkir svo markfrumu og sprautar erfðamengi sínu og víxlrita inn í hana. Víxlritinn umritar RNA-erfðaefni ferjunnar í DNA sem síðan stingst inn í erfðaefni markfrumunnar. Ferjaða genið er svo tjáð í markfrumunni.

Þannig losna milljónir lentiveiruferja út í ætið, en það er svo sett á markfrumur sem verið er að rannsaka (hægra megin á mynd). Lentiveiruferjurnar sýkja þá markfrumurnar og sprauta RNA-erfðamengi sínu inn í þær ásamt víxlrita (e. reverse transcriptase). Víxlritinn umritar RNA-erfðaefni veiranna yfir í DNA sem síðan stingst inn í erfðaefni markfruma og þær taka til við að tjá ferjaða genið.

Þar sem ekki eru pökkunargen í erfðaefni veiruferjunnar er talað um að hún sé vanhæf til fjölgunar (e. replication incompetent). Markfruman tjáir því ferjaða genið en framleiðir ekki veirur því að genin til þess skortir. Að auki eru oft settar stökkbreytingar inn í veiruferjurnar og þær þannig gerðar „sjálf-óvirkjandi“ og þannig ófærar um að mynda veiruagnir. Slíkt eykur öryggi enn frekar.

Hér þarf að taka fram að framleiðsla veira er undir ströngu eftirliti og krefst tilskilinna leyfa, sem ekki eru veitt nema allar nauðsynlegar sýkingarvarnir séu til staðar og að allir vinnuferlar miði að því að takmarka getu þeirra veira sem unnið er með til að sýkja fólk. Þessar forvarnir bætast ofan á þær aðferðir sem lýst er að ofan og koma í veg fyrir að sýkingarhæfar veirur séu framleiddar.

Auk notkunar veiruferja í rannsóknarskyni fer mikið af prófunum fram með það að markmiði að hægt verði að nota þær í læknisfræðilegum tilgangi. Þannig mætti til dæmis ferja gen í fólk til að bæta upp fyrir stökkbreytt gen sem valda erfðasjúkdómum. Slíkt kallast erfðalækningar (e. gene therapy).

Mynd:

Höfundar

Erna Magnúsdóttir

dósent í lífeinda- og líffærafræði við læknadeild HÍ

Snædís Huld Björnsdóttir

sameindalíffræðingur og dósent við Líf- og umhverfisvísindadeild HÍ

Útgáfudagur

26.5.2020

Spyrjandi

Eva A.

Tilvísun

Erna Magnúsdóttir og Snædís Huld Björnsdóttir. „Hvernig eru veirur nýttar til að flytja erfðaefni inn í frumur?“ Vísindavefurinn, 26. maí 2020. Sótt 25. nóvember 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=79523.

Erna Magnúsdóttir og Snædís Huld Björnsdóttir. (2020, 26. maí). Hvernig eru veirur nýttar til að flytja erfðaefni inn í frumur? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=79523

Erna Magnúsdóttir og Snædís Huld Björnsdóttir. „Hvernig eru veirur nýttar til að flytja erfðaefni inn í frumur?“ Vísindavefurinn. 26. maí. 2020. Vefsíða. 25. nóv. 2020. <http://visindavefur.is/svar.php?id=79523>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig eru veirur nýttar til að flytja erfðaefni inn í frumur?
Algengt er að nota víxlveirur (e. retrovirus) af flokki lentiveira til þess að ferja gen í frumur. Það þarf þó að vanda vel til verka til að veiran virki einungis sem genaferja en geti ekki fjölgað sér og sýkt frumur sem henni er ekki ætlað að sýkja. Þetta er gert á þann veg að frumur í rækt eru notaðar sem pökkunar- eða framleiðslufrumur, til að pakka veiruerfðaefni sem inniheldur genið sem á ferja inn í veiruagnir (e. viron). Veiruagnirnar losna svo frá pökkunarfrumunum og út í ætið sem þær eru ræktaðar í.

Til þess að pökkunarfrumur framleiði lentiveiruferjur á þennan hátt er veiruerfðaefni flutt inn í þær með DNA-sameind. Þá er búið að fjarlægja þau gen sem nauðsynleg eru til pökkunar erfðaefnisins í veiruagnir, en genum sem á að ferja með veirunni er skeytt inn í staðinn. Pökkunargenin eru hins vegar flutt inn í frumurnar með annarri DNA-sameind. Þannig umrita pökkunarfrumur erfðamengi veirunnar yfir í RNA og því er svo pakkað inn í veiruhylki (e. capsid) sem því næst losna frá þeim út í ætið sem lentiveiruferjur (vinstra megin á mynd). Pökkunargenin verða hins vegar eftir í frumunum í stað þess fara inn í veiruagnir eins og gerist hjá náttúrulegum veirum.

Skýringarmynd sem sýnir hvernig pökkunarfruma framleiðir lentiveiruferju. Ferjan sýkir svo markfrumu og sprautar erfðamengi sínu og víxlrita inn í hana. Víxlritinn umritar RNA-erfðaefni ferjunnar í DNA sem síðan stingst inn í erfðaefni markfrumunnar. Ferjaða genið er svo tjáð í markfrumunni.

Þannig losna milljónir lentiveiruferja út í ætið, en það er svo sett á markfrumur sem verið er að rannsaka (hægra megin á mynd). Lentiveiruferjurnar sýkja þá markfrumurnar og sprauta RNA-erfðamengi sínu inn í þær ásamt víxlrita (e. reverse transcriptase). Víxlritinn umritar RNA-erfðaefni veiranna yfir í DNA sem síðan stingst inn í erfðaefni markfruma og þær taka til við að tjá ferjaða genið.

Þar sem ekki eru pökkunargen í erfðaefni veiruferjunnar er talað um að hún sé vanhæf til fjölgunar (e. replication incompetent). Markfruman tjáir því ferjaða genið en framleiðir ekki veirur því að genin til þess skortir. Að auki eru oft settar stökkbreytingar inn í veiruferjurnar og þær þannig gerðar „sjálf-óvirkjandi“ og þannig ófærar um að mynda veiruagnir. Slíkt eykur öryggi enn frekar.

Hér þarf að taka fram að framleiðsla veira er undir ströngu eftirliti og krefst tilskilinna leyfa, sem ekki eru veitt nema allar nauðsynlegar sýkingarvarnir séu til staðar og að allir vinnuferlar miði að því að takmarka getu þeirra veira sem unnið er með til að sýkja fólk. Þessar forvarnir bætast ofan á þær aðferðir sem lýst er að ofan og koma í veg fyrir að sýkingarhæfar veirur séu framleiddar.

Auk notkunar veiruferja í rannsóknarskyni fer mikið af prófunum fram með það að markmiði að hægt verði að nota þær í læknisfræðilegum tilgangi. Þannig mætti til dæmis ferja gen í fólk til að bæta upp fyrir stökkbreytt gen sem valda erfðasjúkdómum. Slíkt kallast erfðalækningar (e. gene therapy).

Mynd:...