งานวิจัยพื้นฐาน

เวกเตอร์ไวรัสดั้งเดิมพัฒนาขึ้นเพื่อใช้เป็นทางเลือกของกระบวนการ transfection[upper-alpha 1]เพื่อส่ง naked DNA[upper-alpha 2]ในการทดลองทางอณูพันธุศาสตร์เทียบกับวิธีการ transfection ธรรมดา (เช่น calcium phosphate precipitation) การถ่ายโอนยีนผ่านไวรัส (transduction) สามารถทำให้เซลล์เกือบเต็มร้อยติดเชื้อโดยไม่มีผลอย่างรุนแรงต่อความอยู่รอดของเซลล์[ต้องการอ้างอิง]อนึ่ง ไวรัสบางอย่างรวมกลายเป็นส่วนจีโนมของเซลล์จึงทำให้ยีนของไวรัสเสถียร

ยีนที่เข้ารหัสโปรตีนสามารถให้เซลล์แสดงออกได้โดยใช้เวกเตอร์ไวรัส บ่อยครั้งเพื่อศึกษาการทำงานของโปรตีนนั้น ๆเวกเตอร์ไวรัสโดยเฉพาะรีโทรไวรัส (retrovirus) ซึ่งแสดงออกยีนส่อ (marker gene) อย่างเสถียรโดยเป็นยีนเช่น Green fluorescent protein (GFP) ได้ใช้อย่างกว้างขวางเพื่อ "ติดป้าย" เซลล์แล้วติดตามเซลล์และลูกหลานของมัน เช่น ในการทดลอง xenotransplantation[upper-alpha 3]ที่เซลล์อันติดเชื้อไวรัสจะปลูกถ่ายให้กับสัตว์ถูกเบียน (host)

การแทรกยีน (gene insertion) ที่สามารถทำได้ด้วยเวกเตอร์ไวรัส มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าวิธีการน๊อกเอาท์ยีน (gene knockout)แต่เพราะการลดระดับการแสดงออกของยีน (gene silencing) ซึ่งเป็นผลที่อาจต้องการด้วยการแทรกยีน บางครั้งมีผลที่ไม่เฉพาะเจาะจงต่อยีนอื่น ๆ จึงอาจให้ผลที่ไม่แน่นอน

ยีนบำบัด

ยีนบำบัดเป็นเทคนิคแก้ไขยีนที่ก่อโรคในอนาคต อาจเป็นวิธีรักษาโรคทางพันธุกรรมต่าง ๆ เช่น ภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องหลายอย่างรวมกันแบบรุนแรง (SCID) ซิสติกไฟโบรซิส หรือแม้แต่ฮีโมฟิเลียชนิดเอเพราะโรคเหล่านี้เกิดจากการกลายพันธุ์ของลำดับดีเอ็นเอที่เข้ารหัสยีนโดยเฉพาะ ๆ การทดลองที่ใช้ยีนบำบัดได้ใช้ไวรัสเพื่อส่งยีนที่ไม่กลายพันธุ์เข้าไปในเซลล์ในร่างกายของคนไข้ซึ่งแม้จะประสบความสำเร็จอย่างมากแต่ก็ยังต้องแก้ไขปัญหาเนื่องกับวิธีหลายอย่างก่อนจะนำมาใช้ทั่วไปเช่น การตอบสนองของภูมิคุ้มกันต่อไวรัสไม่เพียงขัดขวางการส่งยีนไปยังเซลล์เป้าหมาย แต่ยังสามารถสร้างภาวะแทรกซ้อนที่รุนแรงด้วยการทดลองยีนบำบัดแรก ๆ ในปี 1999 ทำให้วัยรุ่นชายคนหนึ่งเสียชีวิตเมื่อรักษาด้วยเวกเตอร์ที่เป็นอะดีโนไวรัส[5]

เวกเตอร์ไวรัสบางอย่าง เช่น รีโทรไวรัสแกมมา (gamma retrovirus) แทรกจีโนมของตนเข้ากับโครโมโซมของเซลล์ถูกเบียนที่ตำแหน่งอันเหมือนจะเป็นสุ่ม ซึ่งขัดขวางการทำงานปกติของยีนแล้วก่อมะเร็งในการทดลองยีนบำบัดที่ใช้ไวรัสนี้เพื่อรักษาโรค SCID ในปี 2002 คนไข้ 4 คนเกิดมะเร็งเม็ดเลือดขาวโดยเป็นผลของการรักษา[6]แต่ 3 คนก็รักษาหายด้วยเคมีบำบัด[7]เวกเตอร์ที่เป็น adeno-associated virus ปลอดภัยมากกว่าในเรื่องนี้เพราะประกอบเข้ากับจีโนมมนุษย์ที่ตำแหน่งเดียวกัน และสามารถใช้กับโรคหลายอย่าง เช่น โรคอัลไซเมอร์[8]

วัคซีน

วัคซีนมีเวกเตอร์เป็น ๆ (live vector vaccine) เป็นวัคซีนที่ใช้ไวรัสที่ทำให้อ่อนแอด้วยสารเคมีเพื่อส่งส่วนของจุลชีพก่อโรคแล้วกระตุ้นภูมิคุ้มกันให้ตอบสนอง[9]ในปัจจจุบัน ไวรัสที่แสดงออกโปรตีนของจุลชีพก่อโรคกำลังพัฒนาเป็นวัคซีนต่อต้านจุลชีพเหล่านั้น โดยอาศัยเหตุผลเช่นเดียวกับวัคซีนดีเอ็นเอยีนที่ใช้ในวัคซีนปกติจะเข้ารหัสโปรตีนที่ผิวของจุลชีพก่อโรคซึ่งเป็นแอนติเจนแล้วก็จะแทรกยีนเข้าไปในจีโนมของสิ่งมีชีวิตที่ไม่ก่อโรค โดยยีนจะแสดงออกเป็นโปรตีนที่ผิวของสิ่งมีชีวิตนั้นแล้วก่อการตอบสนองของภูมิต้านทาน

ตัวอย่างก็คือ วัคซีนโควิด-19 AZD1222 ของมหาวิทยาลัยออกซฟอร์ด/บริษัทแอสตราเซเนกา ในกรณีนี้เป็นอะดีโนไวรัสของชิมแปนซีที่ปกติไม่ทำให้มนุษย์ติดโรค แล้วนำมาดัดแปลงใส่ยีนโปรตีน spike ซึ่งมีอยู่ที่ผิวของอนุภาคไวรัสโควิด SARS-CoV-2 โดยอะดีโนไวรัสจะทำให้แพร่พันธุ์ต่อไปไม่ได้ อะดีโนไวรัสนี้ใช้เป็นเวกเตอร์ส่งยีนโปรตีนของไวรัสโควิด-19 ไปที่เซลล์ของมนุษย์ซึ่งก็จะแสดงออกโปรตีนนี้ แล้วทำให้ภูมิคุ้มกันตอบสนอง ดังนั้น ถ้าคนที่ได้วัคซีนติดเชื้อโควิดต่อมา ภูมิคุ้มกันก็จะรู้จักโปรตีนของไวรัสโควิด-19 แล้วจึงตอบสนองป้องกันโรคได้อย่างรวดเร็ว[10][11][12]

ลิมโฟไซต์แบบ T สามารถระบุเซลล์ที่ติดเชื้อเพราะโปรตีนแปลกปลอมที่เซลล์ผลิตการตอบสนองของเซลล์ T สำคัญอย่างยิ่งเพื่อป้องกันการติดเชื้อไวรัสและโรคต่าง ๆ เช่น มาลาเรียวัคซีนที่ใช้ไวรัสเป็นเวกเตอร์จะก่อให้เซลล์สร้างโปรตีนแปลกปลอมของจุลชีพคล้ายกับวัคซีนที่ใช้ไวรัสก่อโรคที่ฆ่าแล้ว (attenuated vaccine) อื่น ๆ เช่น วัคซีนโปลิโอแต่เพราะวัคซีนไวรัสมียีนของจุลชีพเพียงแค่ส่วนเล็ก ๆ จึงปลอดภัยกว่า โดยที่การติดเชื้อแบบประปรายเนื่องกับวัคซีนก็เป็นไปไม่ได้เลย

การส่งยา

ไวรัสนก คือ canarypox สายพันธุ์หนึ่งได้ดัดแปลงเพื่อใช้ส่งโปรตีน interleukin-2 ของแมวเพื่อรักษาแมวที่มีมะเร็งเส้นใย (fibrosarcoma)[13]