Gen taşıma, hedef bir konakçı hücrenin çekirdeğine hedef
genlerin sokulması prosesidir. Prosesin aşamaları: Genlerin bir vektörde
paketlenmesi, hedef hücrelere vektörlerin taşınması, genlerin hücrelere
sokulmas ve genlerin hücre çekirdeğine sokulması olarak sıralanabilir.
Gen iletimi için en basit vektör, genetik mühendisliği ile
oluşturulan bir plazmidtir; boyutu birkaç bin baz çiftinde dairesel bir
DNA'dır. Plasmid, hedef geni ve promoterini, ayrıca mRNA ve hedef proteinin
büyük miktarda sentezi için gerekli çeşitli düzenleyici ve sinyal dizilerini
içermelidir. Plazmid aynı zamanda, bakteri hücrelerinde üreme için DNA dizileri
de içermelidir. Gen terapide plazmid DNA'ya genellikle "çıplak DNA"
adı verilir, yani genin koruyucu bir nanokontainere yerleştirilmediği anlamına
gelir.
Çıplak DNA gen transferinin verimi düşüktür, ancak biyolojik
etkileri her zaman öngörülebilir olmayan nanokonteynerlerin kullanılmasını gerektirmez.
Hücrelere gen taşımanın verimini arttırmak için viral
vektörlerin (adenovirüs, lentivirüs, v.s.) ve nonviral vektörlerin (lipozomlar,
dendrimerler, DNA-lipid kompleksleri, v.s.) kullanılması önerilir. Hedeflenen
taşıma, hedef hücrelerdeki reseptörler tarafından tanınan vektör yüzeyindeki
spesifik moleküller aracılığıyla yönlendirilir. Bu moleküllerin içerdiği
elementler, hücre yüzeyi reseptörleri tarafından tanınan viral kapsid
proteinleri, lipozom membrana entegre edilmiş hücre yüzeyi antijenlerine karşı
antikorlar, tümör hücreleri tarafından yakalanan folik asit molekülleridir. Tedavi edici genler, örneğin bir lipozom sitoplazmik
membran ile ergidiğinde, hücre sitoplazmasına salınabilir. Aksi takdirde, hücre
zarı, vektör bağlanma yerinde sitoplazmaya (işgal edilmiş) çekilir ve bir
membran vezikül (endozom) oluşturmak üzere sıkıştırılır. Endosomlar daha sonra
diğer veziküllerle kaynaşırlar (ergir), ancak bazı fiziksel ve kimyasal
yöntemler, tanıtılan genleri doğrudan sitoplazmada serbest bırakmaya yardımcı
olur. Bu genler hücre bölünmesi sırasında çekirdeğe nüfuz eder; nükleer membran
ortadan kaybolur ve sonra yeniden şekillenir ve yabancı DNA'nın bir kısmı
çekirdeğe sokulur. Lentivirüs vektörlerinin, nükleer gözenekler yoluyla
çekirdek içine yerleştirilen terapötik gen ile viral RNA genomunun alınmasına
yardımcı olan spesifik bir proteini vardır. Bu özellik, lentivirüs vektörlerinin,
nöronlar, kalp kası hücreleri ve kök hücreler gibi parçalanmayan veya nadiren
bölünen hücrelerin çekirdeğine genler sokmasına izin verir. Gen, hücre genomuna
entegrasyonu ve genomun bir parçası olarak işlev görmesi için çekirdek içine
dahil edilmelidir. Lentivirüs RNA genomunun içinde taşınan viral ve nükleer
enzimlerin yardımı ile DNA'ya dönüştürülür. Genoma dahil edilmeyen genler hala
çekirdek içine girmek zorunda kalır, çünkü bu, protein üretimi için gerekli
olan mRNA'ların sentezi ve işlenmesi için enzim sistemlerinin bulunduğu yerdir.
Yabancı DNA, bir adenovirüs vektörü vasıtasıyla
konakçı hücreye dönüştürülür
