Um vírus geneticamente modificado é um vírus que foi alterado ou gerado usando métodos de biotecnologia e permanece capaz de infecção. A modificação genética envolve a inserção direcionada, deleção, síntese artificial ou alteração de bases nucleotídicas em genomas virais. Vírus geneticamente modificados são gerados principalmente pela inserção de genes estranhos em genomas virais para fins biomédicos, agrícolas, de biocontrole ou objetivos tecnológicos. Os termos vírus geneticamente modificados e vírus geneticamente modificados são usados como sinônimos.
Uso geral Os vírus geneticamente modificados são gerados por meio de modificação genética, que envolve a inserção direcionada, deleção, síntese artificial ou alteração de sequências de nucleotídeos em genomas virais usando métodos biotecnológicos. Enquanto a maioria dos vírus de DNA tem genomas monopartidos únicos, muitos vírus RNA têm genomas multipartidos, não é necessário que todas as partes de um genoma viral sejam geneticamente modificadas para que o vírus seja considerado um vírus geneticamente modificado. Os vírus infecciosos capazes de infecção que são gerados através da síntese gênica artificial de todos ou parte de seus genomas (por exemplo, através de sequências históricas inferidas) também podem ser considerados vírus geneticamente modificados. Os vírus que são alterados apenas pela ação de mutações espontâneas, recombinação ou eventos de rearranjo (mesmo em ambientes experimentais), geralmente não são considerados vírus geneticamente modificados.
Os vírus são geralmente modificados para que possam ser usados como vetores para inserir novas informações genéticas em um organismo hospedeiro ou alterar seu material genético preexistente. Isso pode ser alcançado em pelo menos três processos:.Torres JM, Sánchez C, Ramírez MA, Morales M, Bárcena J, Ferrer J, Espuña E, Pagès-Manté A, Sánchez-Vizcaíno JM (August 2001). "First field trial of a transmissible recombinant vaccine against myxomatosis and rabbit hemorrhagic disease". Vaccine. 19 (31): 4536–43. doi:10.1016/S0264-410X(01)00184-0. PMID 11483281
Murray NE, Murray K (October 1974). "Manipulation of restriction targets in phage lambda to form receptor chromosomes for DNA fragments". Nature. 251 (5475): 476–81. Bibcode:1974Natur.251..476M. doi:10.1038/251476a0. PMID 4608939. S2CID 4203507.
Selkirk SM (October 2004). "Gene therapy in clinical medicine". Postgraduate Medical Journal. 80 (948): 560–70. doi:10.1136/pgmj.2003.017764. PMC 1743106. PMID 15466989.
Integração de todo, ou partes, de um genoma viral no genoma do hospedeiro (por exemplo, em seus cromossomos). Quando todo o genoma viral geneticamente modificado é integrado, é então referido como um provírus geneticamente modificado. Quando o DNA ou RNA que foi empacotado como parte de uma partícula de vírus, mas pode não conter necessariamente quaisquer genes virais, torna-se integrado ao genoma do hospedeiro, este processo é conhecido como transdução. Manutenção do genoma viral dentro das células hospedeiras, mas não como parte integrante do genoma do hospedeiro. Onde os genes necessários para a edição do genoma foram colocados no genoma viral usando métodos de biotecnologia, a edição do genoma do hospedeiro é possível. Este processo não requer a integração de genomas virais no genoma do hospedeiro.
Nenhum desses três processos são mutuamente exclusivos. Quando ocorre apenas o processo de número 2 e resulta na formação de de um gene geneticamente modificado, isso será muitas vezes referido como uma abordagem de expressão transitória.
A capacidade de infectar células ou tecidos do hospedeiro é um requisito necessário para todos os usos aplicados de vírus geneticamente modificados. No entanto, uma capacidade de transmissão viral (a transferência de infecções entre indivíduos hospedeiros) não é necessária ou é considerada indesejável para a maioria das aplicações propostas. Apenas em uma pequena minoria de usos propostos a transmissão viral é considerada necessária ou desejável, um exemplo são as vacinas transmissíveis. Isso ocorre pois a transmissibilidade complica consideravelmente os esforços de monitoramento, controle ou contenção da propagação de vírus.
História Em 1972, o primeiro relato da inserção de uma sequência estranha em um genoma viral foi publicado, quando Paul Berg usou a enzima de restrição EcoRI e DNA ligases para criar as primeiras moléculas de DNA recombinante. Isto foi conseguido juntando o DNA do vírus SV40 de macaco com o do vírus de tipo lambda. No entanto, não foi estabelecido que qualquer um dos dois vírus fosse capaz de infecção ou replicação.
Em 1974, o primeiro relato de um vírus geneticamente modificado que também poderia se replicar e infectar foi submetido para publicação por Noreen Murray e Kenneth Murray . Apenas dois meses depois, em agosto de 1974, Marjorie Thomas, John Cameron e Ronald W. Davis apresentaram um relatório para publicação de um feito similar. Coletivamente, esses experimentos representaram o início do desenvolvimento do que viria a ser conhecido como biotecnologia ou métodos de DNA recombinante.
Aplicações em saúde
Terapia de genes A terapia genética usa vírus geneticamente modificados para fornecer genes que podem curar doenças em células de humanos. Esses vírus podem fornecer material genético de DNA ou RNA para as células-alvo. A terapia gênica também é usada pela inativação de genes mutantes que estão causando a doença usando vírus.
Os vírus que têm sido usados para terapia gênica são adenovírus, lentivírus, retrovírus e o vírus herpes simplex . O vírus mais comum usado para entrega de genes vem de adenovírus, pois eles podem transportar até 7,5 kb de DNA estranho e infectar uma gama relativamente ampla de células hospedeiras, embora sejam conhecidos por induzir respostas imunes no hospedeiro e fornecer apenas expressão de curto prazo . Outros vetores comuns são os vírus adeno-associados, que têm menor toxicidade e expressão de longo prazo, mas só podem transportar cerca de 4 kb de DNA. O vírus herpes simplex é um vetor promissor, possui uma capacidade de transporte superior a 30kb e fornece expressão a longo prazo, embora seja menos eficiente na entrega de genes do que outros vetores. Os melhores vetores para integração a longo prazo do gene no genoma do hospedeiro são os retrovírus, mas sua propensão à integração aleatória é problemática. Os lentivírus fazem parte da mesma família dos retrovírus com a vantagem de infectar células em divisão e não em divisão, enquanto os retrovírus visam apenas células em divisão. Outros vírus que têm sido usados como vetores incluem alfavírus, flavivírus, vírus do sarampo, rabdovírus, vírus da doença de Newcastle, poxvírus e picornavírus .
Embora principalmente ainda em fase de teste, tiveram alguns sucessos. Tem sido usado para tratar doenças genéticas hereditárias , como a imunodeficiência combinada grave resultante da deficiência de adenosina desaminase (ADA-SCID), embora o desenvolvimento de leucemia em alguns pacientes com ADA-SCID juntamente com a morte de Jesse Gelsinger em outro teste atrasou o desenvolvimento dessa abordagem por muitos anos. Em 2009, outro avanço foi alcançado quando um menino de oito anos com amaurose congênita de Leber recuperou a visão normal e em 2016 a GlaxoSmithKline obteve aprovação para comercializar um tratamento de terapia genética para ADA-SCID. A partir de 2018, há um número substancial de ensaios clínicos em andamento, incluindo tratamentos para hemofilia, glioblastoma, doença granulomatosa crônica, fibrose cística e vários tipos de câncer. Apesar de alguns sucessos, a terapia gênica ainda é considerada uma técnica arriscada e estudos ainda estão em andamento para garantir segurança e eficácia.Cavazzana-Calvo M, Fischer A (June 2007). "Gene therapy for severe combined immunodeficiency: are we there yet?". The Journal of Clinical Investigation. 117 (6): 1456–65. doi:10.1172/JCI30953. PMC 1878528. PMID 17549248.
Lundstrom K (May 2018). "Viral Vectors in Gene Therapy". Diseases. 6 (2): 42. doi:10.3390/diseases6020042. PMC 6023384. PMID 29883422..
Sheridan C (February 2011). "Gene therapy finds its niche". Nature Biotechnology. 29 (2): 121–8. doi:10.1038/nbt.1769. PMID 21301435. S2CID 5063701.
Aiuti A, Roncarolo MG, Naldini L (June 2017). "ex vivo gene therapy in Europe: paving the road for the next generation of advanced therapy medicinal products". EMBO Molecular Medicine. 9 (6): 737–740. doi:10.15252/emmm.201707573. PMC 5452047. PMID 28396566.
Tratamento do câncer Outro uso potencial de vírus geneticamente modificados é alterá-los para que possam tratar doenças diretamente. Isso pode ser através da expressão de proteínas protetoras ou direcionando diretamente as células infectadas. Em 2004, pesquisadores relataram que um vírus geneticamente modificado que explora o comportamento egoísta das células cancerosas pode oferecer uma forma alternativa de matar tumores. Desde então, vários pesquisadores desenvolveram vírus oncolíticos geneticamente modificados que se mostram promissores como tratamentos para vários tipos de câncer.Leja J, Yu D, Nilsson B, Gedda L, Zieba A, Hakkarainen T, Åkerström G, Öberg K, Giandomenico V, Essand M (November 2011). "Oncolytic adenovirus modified with somatostatin motifs for selective infection of neuroendocrine tumor cells". Gene Therapy. 18 (11): 1052–62. doi:10.1038/gt.2011.54. PMID 21490682.
Perett, Linda (30 June 2011) Measles viruses genetically modified to treat ovarian cancer National Cancer Institute, Benchmarks, Retrieved 5 September 2012.
Breitbach CJ, Thorne SH, Bell JC, Kirn DH (July 2012). "Targeted and armed oncolytic poxviruses for cancer: the lead example of JX-594". Current Pharmaceutical Biotechnology. 13 (9): 1768–72. doi:10.2174/138920112800958922. PMID 21740365.
Beasley D (31 August 2011). "Cancer-fighting virus shown to target tumors alone". Reuters Science. Retrieved 5 September 2012.
Garber K (March 2006). "China approves world's first oncolytic virus therapy for cancer treatment". Journal of the National Cancer Institute. 98 (5): 298–300. doi:10.1093/jnci/djj111. PMID 16507823.
Vacinas A maioria das vacinas consiste em vírus que foram atenuados, desativados, enfraquecidos ou mortos de alguma forma, de modo que suas propriedades virulentas não são mais eficazes. A engenharia genética poderia teoricamente ser usada para criar vírus com os genes virulentos removidos. Em 2001, foi relatado que vírus geneticamente modificados podem possivelmente ser usados para desenvolver vacinas contra doenças como AIDS, herpes, dengue e hepatite viral, usando um vírus vacinal comprovadamente seguro, como o adenovírus , e modificar seu genoma. Possuir genes que codificam proteínas imunogênicas que podem aumentar a resposta do sistema imunológico para poder combater o vírus. Os vírus de engenharia genética não devem ter infecciosidade reduzida, invocar uma resposta imune natural e não há chance de que eles recuperem sua função de virulência, o que pode ocorrer com algumas outras vacinas. Como tal, são geralmente consideradas mais seguras e eficientes do que as vacinas convencionais, embora permaneçam preocupações sobre infecções não-alvo, potenciais efeitos colaterais e transferência horizontal de genes para outros vírus. Outra abordagem é usar vetores para criar novas vacinas para doenças que não têm vacinas disponíveis ou as vacinas que não funcionam efetivamente, como AIDS , malária e tuberculose. As vacinas baseadas em vetores já foram aprovadas e muitas outras estão sendo desenvolvidas.Stephenson JR (March 2001). "Genetically modified viruses: vaccines by design". Current Pharmaceutical Biotechnology. 2 (1): 47–76. doi:10.2174/1389201013378815. PMID 11482348.