study OF gene therapy

1. Gene Therapy
Dr. B.S.Kirade
ASSISTANT PROFESSOR
B.S.Govt. P.G.College,Jaora

2. Genes
 Are carried on a chromosome
 The basic unit of heredity
 Encode how to make a protein
 DNARNA proteins
 Proteins carry out most of life’s function.
 When altered causes dysfunction of a protein
 When there is a mutation in the gene, then it will change the
codon, which will change which amino acid is called for
which will change the conformation of the protein which will
change the function of the protein. Genetic disorders result
from mutations in the genome.

3. What is gene therapy?
Gene therapy is an experimental technique that uses genes to
treat or prevent disease. In the future, this technique may
allow doctors to treat a disorder by inserting a gene into a
patient’s cells instead of using drugs or surgery
•जीन थेरेपी क्या है?
• thu ds }kjk mipkj
•जीन थेरेपी रोग क
े इलाज या रोकने क
े ललए जीन का उपयोग करता है कक एक
प्रयोगात्मक तकनीक है. भविष्य में, इस तकनीक डॉक्टरों क
े बजाय दिाओं या सजजरी का
उपयोग करने का एक मरीज की कोलिकाओं में एक जीन डालने से एक बीमारी का इलाज
करने की अनुमतत दे सकता है. िोधकताजओं सहहत, जीन थेरेपी क
े ललए कई तरीकों का
परीक्षण कर रहे हैं:

4. •क
ै से जीन थेरेपी काम करता है?
• जीन थेरेपी असामान्य जीन की भरपाई क
े ललए या एक लाभकारी प्रोटीन बनाने क
े ललए
कोलिकाओं में आनुिंलिक सामग्री को पेि करने क
े ललए बनाया गया है.
• एक उत्पररिततजत जीन एक आिश्यक प्रोटीन दोषपूणज या लापता होने का कारण बनता है,
•जीन थेरेपी प्रोटीन क
े समारोह बहाल करने क
े ललए जीन की एक सामान्य प्रततललवप पेि करने में
सक्षम हो सकता है.
•जीन थेरेपी सुरक्षक्षत है?
•जीन थेरेपी यह बीमारी क
े इलाज क
े ललए इस्तेमाल ककया जा सकता है या नहीं यह
तनधाजररत करने क
े ललए अध्ययन ककया जा रहा है.
• ितजमान िोध जीन थेरेपी क
े सुरक्षा मूलयांकन कर रहा है, भविष्य क
े अध्ययनों से यह
एक प्रभािी उपचार क
े विकलप है कक क्या परीक्षण करेंगे
•कई अध्ययनों से पहले ही इस दृष्ष्टकोण विषाक्तता, सूजन, और कैं सर क
े रूप में बहुत
ही गंभीर स्िास््य जोखिम है, हो सकता है कक पता चला है.
•तकनीक अपेक्षाकृ त नए हैं, क्योंकक जोखिम क
े क
ु छ अप्रत्यालित हो सकते हैं, लेककन,
चचककत्सा िोधकताजओं, संस्थाओं, और तनयामक एजेंलसयों जीन चचककत्सा अनुसंधान क
े रूप
में संभि क
े रूप में सुरक्षक्षत है यह सुतनष्श्चत करने क
े ललए काम कर रहे हैं.

5. Gene therapy is the use of DNA as a pharmaceutical agent to treat disease.
 It derives its name from the idea that DNA can be used to supplement or
alter genes within an individual's cells as a therapy to treat disease
In gene therapy, DNA that encodes a therapeutic protein is packaged within a
"vector", which is used to get the DNA inside cells within the body.
 The most common form of genetic engineering
involves the insertion of a functional gene at an
unspecified location in the host genome.
जेनेहटक इंजीतनयररंग का सबसे आम रूप मेजबान जीनोम में एक अतनहदजष्ट स्थान पर एक
कायाजत्मक जीन की प्रविष्ष्ट िालमल है.
• जीन थेरेपी रोग क
े इलाज क
े ललए एक दिा एजेंट क
े रूप में डीएनए का इस्तेमाल होता है.
• यह डीएनए की बीमारी क
े इलाज क
े ललए एक चचककत्सा क
े रूप में एक व्यष्क्त की
कोलिकाओं क
े भीतर जीन पूरक या बदलने क
े ललए इस्तेमाल ककया जा सकता है कक इस
विचार से अपने नाम तनकला
जीन थेरेपी में, एक चचककत्सकीय प्रोटीन encodes कक डीएनए िरीर क
े भीतर कोलिकाओं
क
े अंदर डीएनए प्राप्त करने क
े ललए प्रयोग ककया जाता है जो एक "िेक्टर", भीतर पैक ककया
जाता है

6. जीन थेरेपी पहले, 1972 में अिधारणा थी
 मनुष्यों में जीन थेरेपी पढाई िुरू होने से पहले सािधानी क
े आग्रह क
े लेिकों क
े
साथ.
 संयुक्त राज्य अमेररका में पहली बार एफडीए को मंजूरी दी जीन थेरेपी का प्रयोग
अिांतत डडलसलिा एडीए-SCIDक
े ललए इलाज ककया गया था
जब 1990 में हुई तब से, 1,700 से अचधक ष्क्लतनकल परीक्षण जीन थेरेपी क
े ललए
कई तकनीकों का उपयोग ककया गया है
2012 में, Glyberaयूरोपीय आयोग द्िारा अपने समथजन क
े बाद यूरोप या अमेररका में या
तो नैदातनक इस्तेमाल क
े ललए अनुमोहदत ककया जाना पहले जीन थेरेपी उपचार बन
गया

7. •आज, सबसे जीन थेरेपी पढाई कैं सर क
े उद्देश्य और िंिानुगत बीमाररयों
एक आनुिंलिक दोष से जुडी हैं.
• Antisense चचककत्सा सख्ती से जीन थेरेपी का एक रूप नहीं है, लेककन
एक संबंचधत, आनुिंलिक रूप से मध्यस्थता चचककत्सा है.
• लसष्स्टक फाइब्रोलसस, हीमोफीललया, पेिी dystrophy, थैलेसीलमया, और
लसकल सेल एनीलमया. बहरहाल, यह आनुिंलिक रूप से संिोचधत
बैक्टीररया की तुलना में अचधक मुष्श्कल साबबत हो गया है

8. Types of gene therapy
A - Somatic gene therapy
• दैहहक जीन थेरेपी में, चचककत्सकीय जीन एक मरीज क
े दैहहक कोलिकाओं, या िरीर में स्थानांतररत कर रहे हैं.
• संिोधनों और प्रभाि क
े िल व्यष्क्त क
े मरीज क
े ललए प्रततबंचधत कर हदया जाएगा, और रोगी क
े िंि या बाद की पीहढयों को
विरासत में नहीं ललया जाएगा.
• दैहहक जीन थेरेपी चचककत्सीय डीएनए transgene क
े एक व्यष्क्त में एक बीमारी क
े इलाज क
े ललए प्रयोग ककया जाता है, जहां
मौजूदा बुतनयादी और नैदातनक अनुसंधान की मुख्यधारा लाइन का प्रतततनचधत्ि करता है.
•B- Germ line gene therapy
Germ लाइन जीन थेरेपी, जमज कोलिकाओं, यानी, िुक्राणु या अंडे, उनक
े जीनोम में एकीकृ त कर रहे
हैं, जो कायाजत्मक जीन की िुरूआत क
े द्िारा संिोचधत कर रहे हैं.
इस चचककत्सा पैतृक जाने की अनुमतत और बाद में पीहढयों को पाररत कर हदया जाएगा.

9. What is Gene Therapy
दोषपूणज जीनों को सही करने क
े ललए एक तकनीक है
चार तरीक
े हैं:
1. एक सामान्य जीन एक nonfunctional जीन की
भरपाई क
े ललए डाला.
2. एक सामान्य जीन क
े ललए कारोबार एक
असामान्य जीन
3.चयनात्मक ररिसज उत्पररितजन क
े माध्यम से ठीक
एक असामान्य जीन
4.जीन जोडे का वितनयमन बदलें

10. जीन थेरेपी में िैक्टर
 जीन थेरेपी क
े तरीकों की एक संख्या से पूरा ककया जा सकता है,
जो कोलिकाओं में डीएनए की डडलीिरी का इस्तेमाल करता.
 तरीकों क
े दो प्रमुि िगों पुनः संयोजक िायरस (कभी कभी
जैविक नैनोकणों या िायरल िैक्टर कहा जाता है) का उपयोग
करने िाले उन लोगों और नग्न डीएनए या डीएनए पररसरों (गैर
िायरल विचध) का उपयोग कर रहे हैं.

11. A-Viruses
•सभी िायरस अपने मेजबान क
े ललए बाध्य है और उनकी प्रततकृ तत चक्र क
े
हहस्से क
े रूप में मेजबान सेल में अपनी आनुिंलिक सामग्री पररचय.
• इसललए इस िायरल डीएनए को हटाने और चचककत्सीय डीएनए वितररत
करने क
े ललए एक िाहन क
े रूप में िायरस का उपयोग करक
े , जीन थेरेपी क
े
ललए एक प्रिंसनीय रणनीतत क
े रूप में स्िीकार ककया गया है.
• िायरस की एक संख्या रेट्रोिायरस, adenovirus, lentivirus, दाद
िायरस लसंप्लेक्स, चेचक, चेचक िायरस, और एडडनो से जुडे िायरस सहहत,
मानि जीन थेरेपी क
े ललए इस्तेमाल ककया गया है

12. B- Non-viral methods
•गैर िायरल तरीकों इस तरह क
े बडे पैमाने पर उत्पादन और कम मेजबान प्रततरक्षाजनकता
क
े रूप में िायरल तरीकों, पर क
ु छ फायदे पेि कर सकते हैं.
इससे पहले, जीन क
े अलभकमजक और अलभव्यष्क्त क
े तनम्न स्तर एक नुकसान पर गैर
िायरल तरीकों आयोष्जत की, लेककन, िेक्टर प्रौद्योचगकी क
े क्षेत्र में हाल क
े अचग्रमों क
े
अणुओं और िायरस क
े अलभकमजक क्षमता दृष्ष्टकोण है कक तकनीक सामने आए.
नग्न डीएनए क
े इंजेक्िन, इलेक्ट्रोपोरेिन, जीन बंदूक, sonoporation, magnetofection,
और oligonucleotides, लाइपोप्लेक्सेस, dendrimers, और अकाबजतनक नैनोकणों क
े
उपयोग सहहत गैर िायरल जीन थेरेपी क
े ललए कई तरीक
े हैं.

13. Problems
समस्याएं
जीन थेरेपी की समस्याओं में से क
ु छ में िालमल हैं:
जीन थेरेपी का अलपकाललक प्रकृ तत
प्रततरक्षा प्रततकक्रया -
िायरल िैक्टर क
े साथ कोई समस्या -
बहुजीनीय विकार -
रोगाणु लाइन जीन थेरेपी अिैध है ष्जसमें देिों क
े संक
े त क
े ललए
एक ट्यूमर उत्प्रेरण की संभािना

14. In popular culture
1. In the TV series Dark Angel gene therapy is mentioned as one of the
practices performed on transgenics
2. Gene therapy is a crucial plot element in the video game Metal Gear Solid
3. Gene therapy plays a major role in the sci-fi series Stargate Atlantis
4. Gene therapy also plays a major role in the plot of the James Bond movie
Die Another Day
5. Gene therapy plays a recurring role in the present-time sci-fi television
program ReGenesis
6. Gene therapy is the basis for the plot line of the film I Am Legend
7. Gene therapy is an important plot key in the game Bioshock
8. In the 2011 film Rise of the Planet of the Apes,

15. लोकवप्रय संस्कृ तत में
टीिी श्ृंिला में डाक
ज एंजल जीन थेरेपी ट्रांसजेतनक्स पर प्रदिजन प्रथाओं में से एक क
े रूप में उललेि
ककया है
जीन थेरेपी ठोस िीडडयो िेल धातु चगयर में एक महत्िपूणज साष्जि तत्ि है
जीन चचककत्सा विज्ञान फाई श्ृंिला Stargate अटलांहटस में एक प्रमुि भूलमका तनभाता है
जीन थेरेपी भी जेम्स बॉण्ड की कफलम क
े कथानक में एक प्रमुि भूलमका डाई अनदर डे तनभाता
जीन थेरेपी ितजमान समय विज्ञान फाई टेलीविजन कायजक्रम पुनजजनन में एक आिती भूलमका
तनभाता
जीन थेरेपी मैं हूूँ पौराखणक कथा कफलम क
े कथानक लाइन क
े ललए आधार है
जीन थेरेपी िेल Bioshock में एक महत्िपूणज साष्जि क
ुं जी है
िानर क
े ग्रह क
े 2011 कफलम उठो में,

16. The First Case
पहला जीन थेरेपी 14 लसतम्बर 1990 पर प्रदिजन
ककया गया था
अिांतत डडलसलिा SCID क
े ललए इलाज ककया गया था
(तोड इम्यूनो संयुक्त)
डॉक्टरों WBC में लापता जीन डाला उसे सफ
े द रक्त
कोलिकाओं को तनकाल हदया, और उसक
े बाद उसक
े
रक्त प्रिाह में उन्हें िापस डाल हदया.
यह उसका प्रततरक्षा प्रणाली को मजबूत ककया
क
े िल क
ु छ ही महीनों क
े ललए काम ककया

17. How It Works
एक िेक्टर एक मरीज ​​क
े लक्ष्य कक्ष में
चचककत्सीय जीन उद्धार
लक्ष्य कोलिकाओं िायरल िेक्टर से संक्रलमत
हो जाते हैं
िेक्टर क
े आनुिंलिक सामग्री लक्ष्य सेल में
डाला जाता है
कायाजत्मक प्रोटीन एक सामान्य ष्स्थतत में
लौटने क
े ललए सेल क
े कारण चचककत्सीय जीन
से बनाया जाता है

18. Picture 
http://encarta.msn.com/media_461561269/Gene_Therapy.html

19. Viruses
• Replicate by inserting their DNA into a host
cell
• Gene therapy can use this to insert genes that
encode for a desired protein to create the
desired trait
• Four different types

20. Retroviruses
 Created double stranded DNA copies from RNA genome
 The retrovirus goes through reverse transcription using
reverse transcriptase and RNA
 the double stranded viral genome integrates into the human
genome using integrase
 integrase inserts the gene anywhere because it has no
specific site
 May cause insertional mutagenesis
 One gene disrupts another gene’s code (disrupted cell division
causes cancer from uncontrolled cell division)
 vectors used are derived from the human immunodeficiency
virus (HIV) and are being evaluated for safety

21. Adenoviruses
 Are double stranded DNA genome that cause
respiratory, intestinal, and eye infections in
humans
 The inserted DNA is not incorporate into
genome
 Not replicated though 
 Has to be reinserted when more cells divide
 Ex. Common cold

22. Adenovirus cont.
http://en.wikipedia.org/wiki/Gene_therapy

23. Adeno-associated Viruses
 Adeno-associated Virus- small, single stranded DNA that insert genetic
material at a specific point on chromosome 19
 From parvovirus family- causes no known disease and doesn't trigger
patient immune response.
 Low information capacity
 gene is always "on" so the protein is always being expressed, possibly
even in instances when it isn't needed.
 hemophilia treatments, for example, a gene-carrying vector could be
injected into a muscle, prompting the muscle cells to produce Factor IX
and thus prevent bleeding.
 Study by Wilson and Kathy High (University of Pennsylvania),
patients have not needed Factor IX injections for more than a year

24. Herpes Simplex Viruses
Double stranded DNA viruses that infect
neurons
Ex. Herpes simplex virus type 1
http://www.ucmp.berkeley.edu/alllife/virus.html

25. Non-viral Options
 Direct introduction of therapeutic DNA
 But only with certain tissue
 Requires a lot of DNA
 Creation of artificial lipid sphere with aqueous core, liposome
 Carries therapeutic DNA through membrane
 Chemically linking DNA to molecule that will bind to special cell
receptors
 DNA is engulfed by cell membrane
 Less effective 
 Trying to introduce a 47th chromosome
 Exist alongside the 46 others
 Could carry a lot of information
 But how to get the big molecule through membranes?

26. Current Status
 FDA hasn’t approved any human gene therapy product for
sale
Reasons:
 In 1999, 18-year-old Jesse Gelsinger died from multiple organ
failure 4 days after treatment for omithine transcarboxylase
deficiency.
Death was triggered by severe immune response to adenovirus
carrier
 January 2003, halt to using retrovirus vectors in blood stem
cells because children developed leukemia-like condition after
successful treatment for X-linked severe combined
immunodeficiency disease

27. Problems with Gene Therapy
 Short Lived
 Hard to rapidly integrate therapeutic DNA into genome and rapidly
dividing nature of cells prevent gene therapy from long time
 Would have to have multiple rounds of therapy
 Immune Response
 new things introduced leads to immune response
 increased response when a repeat offender enters
 Viral Vectors
 patient could have toxic, immune, inflammatory response
 also may cause disease once inside
 Multigene Disorders
 Heart disease, high blood pressure, Alzheimer’s, arthritis and diabetes are
hard to treat because you need to introduce more than one gene
 May induce a tumor if integrated in a tumor suppressor gene because
insertional mutagenesis

28. अलपकाललक
हाडज तेजी जीनोम में चचककत्सीय डीएनए एकीकृ त और तेजी से कोलिकाओं की प्रकृ तत लंबे समय से
जीन थेरेपी रोकने को विभाष्जत करने क
े ललए
चचककत्सा क
े कई दौर होता है
इम्यून ररस्पांस
नई चीजों की प्रततरक्षा प्रततकक्रया क
े ललए सुराग पेि
एक दोहराने अपराधी प्रिेि करती है जब िृद्चध हुई प्रततकक्रया
िायरल िैक्टर
मरीज विषाक्त, प्रततरक्षा, भडकाऊ प्रततकक्रया हो सकता था
यह भी एक बार अंदर रोग का कारण हो सकता है
बहुजीनीय विकार
आप एक से अचधक जीन को पेि करने की जरूरत है क्योंकक हृदय रोग, उच्च रक्तचाप,
अलजाइमर, गहठया और मधुमेह क
े इलाज क
े ललए मेहनत कर रहे हैं
एक ट्यूमर िमन जीन में एकीकृ त अगर एक ट्यूमर उत्पन्न हो सकता है क्योंकक insertional
mutagenesis

29. Unsuccessful Gene therapies
 Jesse Gelsinger, a gene therapy patient who lacked ornithine
transcarbamylase activity, died in 1999.
 Within hours after doctors shot the normal OTC gene attached to
a therapeutic virus into his liver, Jesse developed a high fever. His
immune system began raging out of control, his blood began
clotting, ammonia levels climbed, his liver hemorrhaged and a
flood of white blood cells shut down his lungs.
 One problem with gene therapy is that one does not have control
over where the gene will be inserted into the genome. The
location of a gene in the genome is of importance for the degree
of expression of the gene and for the regulation of the gene (the
so-called "position effect"), and thus the gene regulatory aspects
are always uncertain after gene therapy

30. Successful Gene Therapy for Severe Combine
Immunodeficiency
• Infants with severe combined immunodeficiency are unable
to mount an adaptive immune response, because they have a
profound deficiency of lymphocytes.
• severe combined immunodeficiency is inherited as an X-linked
recessive disease, which for all practical purposes affects only
boys. In the other half of the patients with severe combined
immunodeficiency, the inheritance is autosomal recessive —
and there are several abnormalities in the immune system
when the defective gene is encoded on an autosome.

31. Severe Combine Immunodeficiency
Continued
A previous attempt at gene therapy for
immunodeficiency was successful in children
with severe combined immunodeficiency due
to a deficiency of adenosine deaminase. In
these patients, peripheral T cells were
transduced with a vector bearing the gene for
adenosine deaminase. The experiment was
extremely labor intensive, because mature
peripheral-blood T cells were modified rather
than stem cells, and the procedure therefore
had to be repeated many times to achieve
success.

32. Successful One Year Gene Therapy Trial
For Parkinson's Disease
 Neurologix a biotech company announced that they have
successfully completed its landmark Phase I trial of gene
therapy for Parkinson's Disease.
 This was a 12 patient study with four patients in each of three
dose escalating cohorts. All procedures were performed
under local anesthesia and all 12 patients were discharged
from the hospital within 48 hours of the procedure, and
followed for 12 months. Primary outcomes of the study
design, safety and tolerability, were successfully met. There
were no adverse events reported relating to the treatment.

33. Parkinson's Disease Cont.
• The gene transfer procedure utilized the AAV
(adeno-associated virus) vector, a virus that
has been used safely in a variety of clinical
gene therapy trials, and the vehicle that will
be used in all of the company's first
generation products, including epilepsy and
Huntington's disease. In its Parkinson's
disease trial, Neurologix used its gene transfer
technology.

34. Recent Developments
 Genes get into brain using liposomes coated in polymer call
polyethylene glycol
potential for treating Parkinson’s disease
 RNA interference or gene silencing to treat Huntington’s
siRNAs used to degrade RNA of particular sequence
abnormal protein wont be produced
 Create tiny liposomes that can carry therapeutic DNA through
pores of nuclear membrane
 Sickle cell successfully treated in mice

35. http://www.wellesley.edu/Biology/Courses/219/Gen_news/i3_Gene_Therapy.jpg

36. Works Cited
 Burdette, Walter J. The Basis for Gene Therapy. Springfield: Charles C
Thomas, 2001.
 Crayton, Stephanie. “First Clinical Trial Of Gene Therapy For Muscular
Dystrophy Now Under Way.” Medical News Today. 1 April 2006.
University of North Carolina at Chapel Hill. 11 November 2006
<www.medicalnewstoday.com>.
 Gene Therapy. Human Genome Project Information. 18 November
2005. U.S. Department of Energy Office of Science, Office of
Biological and Environmental Research, Human Genome Program. 12
September 2006 <http://www.ornl.gov/hgmis>.
 McCormack, Matthew P. “Activation of the T-Cell Oncogene LMO2 after
Gene Therapy for X-Linked Severe Combined Immunodeficiency.” The New
England Journal of Medicine. http://content.nejm.org. 346: 1185-1193,
Apr 18, 2002.
 Peel, David. “Virus Vectors & Gene Therapy: Problems, Promises &
Prospects.” Virus Vectors & Gene Therapy. 1998. Department of
Microbiology & Immunology, University of Leicester. 11 November
2006 <http://www.tulane.edu/~dmsander/WWW/335/peel/peel2.html>.