ژن درمانی استفاده از مواد ژنتیکی برای درمان بیماری های ژنتیکی است که ممکن است شامل افزودن یک نسخه ی سالم از ژن، غیرفعال کردن ژن های ناکار آمد یا جایگزینی ژن های عامل بیماری با سازه های ژنی مهندسی شده باشد. از طرف دیگر درمان های مبتنی بر سلول های بنیادی از جمله سلول های بنیادی پرتوان و سلول های بنیادی مزانشیمی چندتوان اخیرا به عنوان یک بازیگر کلیدی در پزشکی بازساختی مطرح شده است. ترجمه حاضر مشتمل بر 9 فصل می باشد که در آن با مفاهیم مختلفی از جمله مقدمه بر ژن و سلول درمانی، وکتورهای غیر ویروسی و ویروسی، چالش های ژن درمانی، سلول های بنیادی و بازسازی بافت، راهکارهای ژن درمانی، ویرایش ژن و کاربردهای ژن درمانی آشنا می شویم.

فصل اول : ژن‌درمانی و سلول‌درمانی  |  15

1. ژن‌درمانی و سلول‌درمانی / 1٦

1-1. مفاهیم ژن‌ و سلول‌درمانی / 1٦

2-1. انواع ژن‌درمانی / 21

3-1. راهکار‌های ژن‌درمانی/ 23

4-1. انتخاب هدف درمان / 2٦

5-1. راه‌های تجویز / 27

6-1. سیستم‌های انتقال/  29

7-1. بیان و پایداری درمان / 31

8-1. هدف‌گیری سلول /3٤

9-1. پاسخ ایمنی به درمان / 37

10-1. نقاط برجسته در تاریخ ژن‌ و سلول‌درمانی / 38

11-1. وضعیت کنونی ژن‌درمانی / ٤3

12-1. پرسش‌ها و نگرانی‌های اخلاقی در مورد ژن‌ و سلول‌درمانی/  ٤٦

خلاصه‌ی فصل / ٤8

پرسش‌های چندگزینه‌ای/ ٤9

منابع / ٥1

فصل دوم : وکتورهای غیرویروسی در ژن‌درمانی  |  55

2. وکتورهای غیرویروسی در ژن‌درمانی /56

1-2. روش‌های فیزیکی / 60

1-1-2. انتقال هیدرولیکی / 60

2-1-2. میکرواینجکشن / 61

3-1-2. الکتروپوزیشن / 61

4-1-2. نوکلئوفکشن / 62

5-1-2. امواج فراصوت و سونوپوزیشن/  62

6-1-2. تفنگ ژنی / انتقال ژن بالستیک/  63

7-1-2. مگنتوفکشن و مگنتوپوریشن / 63

8-1-2. میکروسوزن‌ها / 64

2-2. سیستم‌های شیمیایی / 6٤

1-2-2. نانوحامل‌های مبتنی‌بر پلیمر/  6٤

2-2-2. سیستم‌های مبتنی‌بر لیپید / 65

3-2-2. مواد غیرآلی / 73

خلاصه‌ی فصل/  77

پرسش‌های چندگزینه‌ای/  78

منابع / 80

فصل سوم: وکتورهای ویروسی در ژن‌درمانی  |  85 

3. وکتورهای ویروسی در ژن‌درمانی / 86

1-3. وکتورهای لنتی‌ویروسی/  88

1-1-3. چرخه تکثیر / 90

2-1-3. از لنتی‌ویروس‌ها تا وکتورهای لنتی‌ویروسی / 9٤

3-1-3. سایر پیشرفت‌ها در وکتورهای لنتی‌ویروسی / 99

4-1-3. تولید وکتور لنتی‌ویروسی/  103

5-1-3. وکتورهای لنتی‌ویروسی در کارآزمایی‌های بالینی / 106

2-3. گاما رتروویروس‌ها / 107

3-3. وکتورهای آدنوویروسی/  109

1-3-3. چرخه‌ی تکثیر / 111

2-3-3. آدنوویروس‌ها تا وکتورهای آدنوویروسی / 112

3-3-3. تغییرات وکتور آدنوویروسی/  114

4-3-3. تولید وکتور آدنوویروسی / 115

5-3-3. وکتورهای آدنوویروسی در کارآزمایی‌های بالینی / 116

4-3. ویروس‌های مرتبط با آدنو (AAV) / 117

1-4-3. چرخه‌ی تکثیر/  120

2-4-3. از AAV تا وکتورهای 121AAV 

3-4-3. تغییرات  124AAV 

4-4-3. تولید 126AAV 

5-4-3. AAV در کارآزمایی‌های بالینی /127

5-3. ویروس‌های هرپس‌سیمپلکس /129

1-5-3. چرخه‌ی تکثیر /131

2-5-3. HSV تا وکتورهای 132HSV

3-5-3. تغییرات 135HSV

4-5-3. تولید136HSV

5-5-3. HSV در کارآزمایی‌های بالینی/  137

6-3. واکسینیا/  139

1-6-3. چرخه‌ی تکثیر /140

2-6-3. از ویروس واکسینیا تا وکتورهای واکسینیا/  141

3-6-3. تغییرات واکسینیا /142

4-6-3. تولید وکتور واکسینیا/  143

5-6-3. کارآزمایی بالینی واکسینیا /143

7-3. با کولوویروس/  144

1-7-3. چرخه‌ی تکثیر/  145

2-7-3. از باکولوویروس‌ تا وکتورهای باکولوویروس/  146

3-7-3. تغییرات باکولوویروس‌ /147

4-7-3. تولید باکولوویروس‌ /148

5-7-3. کارآزمایی بالینی باکولوویروس‌/  148

8-3. انتخاب وکتور ویروسی/  148

9-3. کاربردهای ویروس انکولیتیک/  150

خلاصه‌ی فصل /152

پرسش‌های چندگزینه‌ای/  154

منابع /156

فصل چهارم: موانع انتقال ژن|  163

4. موانع انتقال ژن/  164

1-4. موانع خارج سلولی/  164

1-1-4. میانکنش‌های غیراختصاصی/  164

2-1-4. موانع اندوتلیال /167

3-1-4. واکنش‌های التهابی و ایمنی /169

2-4. موانع داخل سلولی/  171

1-2-4. جذب سلولی /171

2-2-4. گریز اندوزومال/  174

3-2-4. عبور و مرور درون سلولی/  175

4-2-4. انتقال هسته‌ای/  175

3-4. موانع فنی/  175

1-3-4. محدودیت‌های فیزیکی /175

2-3-4. هدف‌گیری سلولی /176

3-3-4. پایداری ژن /176

4-3-4. بیان پایه از ژن/  176

خلاصه‌ی فصل/  178

پرسش‌های چندگزینه‌ای/  179

منابع/  180

فصل پنجم: سلول‌های بنیادی و بازسازی بافت‌ها  |  183

5. سلول‌های بنیادی و بازسازی بافت‌ها /184

1-5. سلول‌های بنیادی عصبی بزرگسالی و جنینی/  187

2-5. سلول‌های بنیادی جنینی /189

3-5. سلول‌های بنیادی تولیدشده از طریق برنامه‌ریزی مجدد سلول/190

1-3-5. سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSC) /191

2-3-5. سلول‌های بنیادی پرتوان القاشده با مواد شیمیایی (CiPSC) /194

3-3-5. تغییر مسیر اپی‌ژنتیک متابولیکی و سلولی توسط مولکول‌های کوچک جهت القای پرتوانی /194

4-3-5. برنامه‌ریزی مجدد مستقیم باواسطه عوامل برنامه‌ریزی مجدد و یا مولکول‌های کوچک /196

5-3-5. مسائل مربوط به iPSC و پیش‌سازهای عصبی مشتق‌شده از 197Ipsc 

4-5. مغز در پتری‌دیش: از ارگانوئیدها تا چاپ سه‌بعدی بیولوژیک/  197

1-4-5. ارگانوئیدها /197

2-4-5. چاپ زیستی سه‌بعدی (3D)/ 200

خلاصه‌ی فصل /203

پرسش‌های چندگزینه‌ای/  204

منابع /206

فصل ششم: راهکارهای ژن‌درمانی افزایش بیان ژن  |  211

6. راهکارهای ژن‌درمانی افزایش بیان ژن /211

1-6. جایگزین ژن/  213

2-6. افزودن ژن /216

3-6. افزودن ژن به منظور تعدیل اتوفاژی /219

1-3-6. مسیر اتوفاژی/  220

2-3-6. واژه‌نامه اصلاحات اتوفاژی /223

3-3-6. افزایش بیان مسیرهای اتوفاژی بعنوان یک راهکار درمانی برای بیماری ماچادو–جوزف و ... /223

خلاصه‌ی فصل/  225

پرسش‌های چندگزینه‌ای/  226

منابع /227

فصل هفتم: راهکارهای ژن‌درمانی مهار بیان ژن  |  231

7. راهکارهای ژن‌درمانی مهار بیان ژن/ 232

1-7. الیگونوکلئوتیدهای آنتی‌سنس (ASOs) /232

1-1-7. تولید (ASOs) /233

2-1-7. ملاحظات مهم برای استفاده از ASOs در ژن‌درمانی /237

3-1-7. مکانیسم‌های عملکردی/  238

4-1-7. کاربردهای ASOs در ژن‌درمانی /239

2-7. تداخل244RNA 

1-2-7. تنظیم بیان ژن در یوکاریوت‌ها/  245

2-2-7. مسیر RNA های کوچک مداخله‌گر /248

3-2-7. مسیر250miRNA

4-2-7. RNA های کوچک مداخله‌گر در مقابل251miRNA

5-2-7. RNA های کوچک مداخله‌گر در مقابل  RNAهای سنجاق‌سری /251

6-2-7. کاربردهای ژن‌درمانی254RNAi

7-2-7. واژه‌نامه اصلاحات255RNAi

8-2-7. مهار بیان ژن در درمان بیماری‌های ماچادو–جوزف / آتاکسی مخچه‌ای نخاعی نوع 3 /256

3-7. چشم‌انداز آینده در مورد خاموش‌کردن ژن/ 257

خلاصه‌ی فصل /259

پرسش‌های چندگزینه‌ای /260

منابع /262

فصل هشتم: ویرایش ژن  |  267

8. ویرایش ژن/  268

1-8. بازنویسی ماشین رونویسی /268

2-8. مبانی پایه‌ای ویرایش ژن/  269

3-8. مکانیسم ترمیم شکست دورشته‌ای270DNA 

1-3-8. اتصال انتهاهای غیرهمولوگ (NHEJ)/ 272

2-3-8. ترمیم هدایت‌شده‌ی همولوگ (HDR) /272

3-3-8. دستکاری مکانیسم‌های ترمیم شکست دورشته‌ی‌ DNA برای ویرایش ژنوم /273

4-8. نوکلئازها با قابلیت برنامه‌ریزی در ویرایش ژن/  274

1-4-8. مگانوکلئازها/  276

2-4-8. نوکلئازهای انگشت‌روی /277

3-4-8. نوکلئازهای افکتور شبه فعال‌کننده‌ی رونویسی (TALENs) /278

4-4-8. سیستم‌های (CRISPR-Cas) /278

5-4-8. مقایسه چهار نوع از نوکلئازهای قابل برنامه‌ریزی در ویرایش ژن/  280

5-8. ویرایش ژن با استفاده از281CRISPR-Cas

6-8. افزایش احتمالات ویرایش ژن با283CRISPR-Cas

1-6-8. ویرایش ژن فراتر از شکست دو رشته283DNA

2-6-8. انواع286Cas

7-8. محدودیت‌ها و چالش‌های راهکارهای فعلی ویرایش ژن/  286

8-8. ویرایش ژن به‌عنوان ابزاری برای درمان بیماری‌های انسانی/  288

خلاصه‌ی فصل /290

پرسش‌های چندگزینه‌ای /291

منابع /292

فصل نهم: کاربردهای ژن‌درمانی  |  297

9. کاربردهای ژن‌درمانی/  298

1-9. مطالعات پیش‌بالینی و کارآزمایی‌های بالینی/  298

2-9. ژن‌درمانی برای سرطان /300

1-2-9. ژن‌در مانی خودکشی /302

2-2-9. ژن‌درمانی انکولیتیک /303

3-2-9. ژن‌درمانی تعدیل‌کننده‌ی سیستم ایمنی /304

4-2-9. درمان با استفاده از ژن‌های سرکوب‌گر تومور/  305

5-2-9. مقایسه‌ی راهکارهای ژن‌درمانی مطرح در درمان سرطان/  305

6-2-9. چالش‌های مطرح در استفاده از ژن‌درمانی در درمان سرطان/  306

3-9. ژن‌درمانی برای درمان بیماری‌های چشمی/  309

1-3-9. ارگانی با امتیاز ایمونولوژیک/  309

2-3-9. مسیرها و وکتور‌های انتقال ژن/  310

3-3-9. کارآزمایی‌های ژن‌درمانی برای بیماری‌های چشمی /311

4-3-9. چالش‌های ژن‌درمانی که چشم را هدف قرار می‌دهند/ 312

4-9. ژن‌درمانی بیماری‌های قلبی‌عروقی (CVDs)/  313

5-9. ژن‌درمانی بیماری‌های زوال‌ عصبی/  316

1-5-9. مسیرهای تجویز به317CNS

2-5-9. بیماری‌های مناسب برای ژن‌درمانی/  318

3-5-9. وکتورهای رسانش ژن به318CNS

4-5-9. بیماری‌ آلزایمر/  320

5-5-9. بیماری پارکینسون /321

6-5-9. بیماری‌های ذخیره‌ای لیزوزومی (LSDs)/  324

7-5-9. اسکلروز جانبی آمیوتروفیک/  325

8-5-9. بیماری‌های پلی‌گلوتامین/  326

٦-9. چشم‌انداز آینده در مطالعات ژن‌درمانی /326

خلاصه‌ی فصل/  326

پرسش‌های چندگزینه‌ای /328

منابع /331

پاسخنامه‌ی پرسش‌های چندگزینه‌ای/  325