Der Hauptunterschied zwischen viralen und nichtviralen Vektoren besteht darin, dass virale Vektoren gentechnisch veränderte Viren sind, die als Vehikel für die Genübertragung fungieren, indem sie fremdes genetisches Material unter Verwendung ihres viralen Genoms in Zellen transportieren, während nichtvirale Vektoren chemische Vektoren wie anorganische Partikel sind, Lipid-basierte Vektoren, Polymer-basierte Vektoren und Peptid-basierte Vektoren und fungieren als Vehikel für die Genabgabe, indem sie fremdes genetisches Material in Zellen einbringen.
Bei der Gentherapie wird einem Patienten fremdes genetisches Material zugeführt, um eine genetische Erkrankung zu behandeln. In der Gentherapie werden verschiedene Techniken verwendet, um genetisches Material von außen in das Innere des Körpers einzubringen. Dies ist nur durch ein Liefersystem möglich, das als Vektor bezeichnet wird. Vector ist ein mikroskopisch kleiner Lieferwagen, der fremdes genetisches Material in eine Zielzelle transportiert. Es gibt zwei Arten von Vektoren, die normalerweise in der Gentherapie verwendet werden. Sie sind virale und nicht-virale Vektoren.
Was sind virale Vektoren?
Virale Vektoren sind molekularbiologische Werkzeuge, die üblicherweise verwendet werden, um fremdes genetisches Material in Zellen zu transportieren. Dieses Verfahren kann unter Verwendung eines lebenden Organismus (in vivo) oder unter Verwendung einer Zellkultur durchgeführt werden. Die Viren verfügen normalerweise über spezialisierte molekulare Mechanismen, um ihre Genome in die Zellen zu bringen, die sie infizieren. Transduktion ist der Mechanismus, den die Viren verwenden, um ihr genetisches Material in Wirtszellen zu transportieren. Die viral infizierten Zellen sind als transduzierte Zellen bekannt. Dieser Transduktionsmechanismus kann zu einem nützlichen Werkzeug in der Gentherapie entwickelt werden. Die auf viralen Vektoren basierende Genübertragungsmethode wurde erstmals in den 1970er Jahren von dem amerikanischen Biochemiker Paul Berg verwendet. Er verwendete ein modifiziertes SV40-Genom, das DNA des Bakteriophagen λ enthielt, um in Zellkulturen geh altene Nierenzellen zu infizieren. Neben Molekularbiologie und Gentherapie werden virale Vektoren auch in der Impfstoffentwicklung eingesetzt.
Abbildung 01: Viraler Vektor
Virale Vektoren sollten mehrere Schlüsseleigenschaften besitzen, um als Vektoren zu fungieren. Sie sollten normalerweise sicher, wenig toxisch, stabil, zelltypspezifisch und nach der Transduktion leicht identifizierbar sein.
Arten viraler Vektoren
Es gibt zahlreiche virale Vektoren, die derzeit für verschiedene Zwecke verwendet werden. Einige Beispiele sind retrovirale Vektoren, lentivirale Vektoren, adenovirale Vektoren, Adeno-assoziierte virale Vektoren und pflanzenvirale Vektoren (Tabakmosaikvirus). Manchmal werden auch Hybridvektoren in der Gentechnik verwendet. Die Hybridvektoren sind Vektorviren, die gentechnisch verändert wurden, um Eigenschaften von mehr als einem viralen Vektor aufzuweisen.
Was sind nichtvirale Vektoren?
Nichtvirale Vektoren sind Gentransportvehikel, die anorganische Partikel, lipidbasierte Vektoren, polymerbasierte Vektoren und peptidbasierte Vektoren sind. Normalerweise sind nicht-virale Vektoren nützlich, um verschiedene Arten von Nukleinsäuren zu transportieren, einschließlich kleiner DNA (Oligodesoxynukleotide), großer DNA (Plasmid-DNA) und RNA (Ribozyme, Si-RNA oder mRNA). Es gibt verschiedene nichtvirale Vektorübertragungsmethoden.
Abbildung 02: Nichtviraler Vektor
Arten nichtviraler Vektoren
Zu den anorganischen Partikeln gehören Calciumphosphat, Siliziumdioxid und Gold, die den Transport fremder DNA in die Zellen erleichtern. Zu den Lipid-basierten Vektoren, die Fremd-DNA liefern, gehören kationische Lipide, Lipid-Nanoemulsionen, feste Lipid-Nanopartikel. In peptidbasierten Vektoren werden kationische Peptide, die reich an Resten wie Lysin und Arginin sind, die an einen Polyplex gebunden sind, verwendet, um fremde DNA zu transportieren. Darüber hinaus sind Vektoren auf Polymerbasis kationische Polymere, die mit fremder DNA gemischt sind. Vektoren auf Polymerbasis umfassen Polyethylenimin, Chitosan, Dendrimere und Polymethacrylat. Darüber hinaus verwenden die meisten kardiovaskulären Studien nichtvirale Vektoren als Methode des Gentransfers.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen viralen und nichtviralen Vektoren?
- Virale und nichtvirale Vektoren sind zwei Arten von Vektoren, die normalerweise in der Gentherapie verwendet werden.
- Sie sind Werkzeuge der Molekularbiologie.
- Beide fungieren als Liefervehikel beim Transfer fremder DNA in Zellen.
- Sie sind gentechnisch verändert, um fremde DNA effektiv zu transportieren.
Was ist der Unterschied zwischen viralen und nichtviralen Vektoren?
Virale Vektoren sind Gentransportvehikel, die darauf basieren, fremdes genetisches Material in eine Zelle zu transportieren, indem sie ein virales Genom verwenden, während nichtvirale Vektoren Gentransportvehikel sind, die darauf basieren, fremdes genetisches Material in eine Zelle zu transportieren, indem sie anorganische Partikel verwenden, Lipid-basierte Vektoren, Polymer-basierte Vektoren und Peptid-basierte Vektoren. Dies ist also der Hauptunterschied zwischen viralen und nichtviralen Vektoren. Darüber hinaus sind virale Vektoren biologische Agenzien, während nicht-virale Vektoren chemische Agenzien sind.
Die folgende Infografik zeigt die Unterschiede zwischen viralen und nichtviralen Vektoren in tabellarischer Form zum direkten Vergleich.
Zusammenfassung – Virale vs. nichtvirale Vektoren
Vektoren fungieren als Liefervehikel, um fremdes genetisches Material effizient in Zellen zu transportieren. Gegenwärtig sind zwei Arten von Vektoren an der Gentherapie beteiligt. Sie sind virale und nicht-virale Vektoren. Virale Vektoren sind verschiedene Arten von Viren, die entwickelt wurden, um fremdes genetisches Material unter Verwendung eines viralen Genoms in eine Zelle zu transportieren. Nichtvirale Vektoren sind chemische Vektoren wie anorganische Partikel, lipidbasierte Vektoren, polymerbasierte Vektoren und peptidbasierte Vektoren usw., die in der Gentherapie verwendet werden, um fremdes genetisches Material in Zellen einzubringen. Dies ist also die Zusammenfassung dessen, was der Unterschied zwischen viralen und nicht-viralen Vektoren ist.
