Y Mikrodelesyonu

     Spermatogenez primordial germ hücrelerinden sperm üretimidir. Bu süreçte genler ya da kromozomal üzerindeki hatalar infertiliteye neden olabilir. Y kromozomu erkek germ hücrelerinin gelişimi ve devamlılığının düzenlenmesinden sorumlu kromozomdur. Tüm genomun yaklaşık %2– 3’ünü Y kromozomu oluşturur. Psödootozomal bölgeler (PARs) Yp’nin (PAR1) ve Yq’nun (PAR2) uç kısımlarında bulunur. Yp, Y kromozomunun kısa, Yq uzun koludur. YPARs mayoz esnasında X kromozomunun psödootozomal XPARs bölgeleriyle rekombinasyona girer. PARs’da bulunan genler otozomal genler gibi kalıtılır. Y kromozomunun PARs dışı bölgeleri (%95) heterokromatin ve ökromatin bölgelerdir rekombinasyona girmezler. Heterokromatin bölge genetik olarak etkisizdir bu bölgeyi tekrar dizileri (DYZ1 ve DYZ2) oluşturur. Ökromatin bölge ise cinsiyetin belirlenmesinden sorumludur, tüm aktif genler bu bölgede lokalize olmuştur. Yp’deki genler (SRY) testis gelişiminde, Yq’daki genler ise spermatogenezde rol alırlar. Y kromozomu mikrodelesyonları ve spermatogenez arasında ilişki mevcuttur.

Kromozom Y              

     Fertilite gen bölgelerini azospermia factor (AZF) olarak adlandırmışlardır. AZF mikrodelesyonları non-obstrüktif azospermide %15, şiddetli oligospermide %5–10 saptanmıştır. AZF genleri Yq’da AZFa, AZFb, AZFc ve AZFd noktalarında bulunmaktadır. AZFa bölgesi diğer bölgelerden ayrı bulunmaktadır. AZFb ve AZFc dizileri Yq bölgesinde çakışır, AZF b/c olarak adlandırılır.

AZFa bölgesinin parsiyel delesyonları hipospermatogeneze neden olur. Komplet delesyonları seminifer tubüllerde germ hücre üretimini inhibe eder. Bu durumda TESE (Testicular Sperm Extraction) ile sperm elde edilebildiği bildirilmemiştir. Testis biyopsilerinde Sertoli Cell Only (SCO) sendromu görülür. USP9Y ve DBY genlerinin delesyonları ise değişken testiküler fenotiple bağlantılıdır. RBMY1A1 (RNA binding motif protein, Y-linked, family 1, member A1) geni erkek germ hücrelerinden eksprese olur. RBMY1A1 geninin değişiklikleri AZFb mikrodelesyonu fenotipte önemlidir. AZFb bölgesi delesyonlarına sahip hastalarda AZFa delesyonlarının aksine normal spermatogonyum ve primer spermatosit oluşumu vardır. Spermatojenik duraklamayla SCO sonucunda azospermi görülür. AZFb delesyonlu hastalarda da TESE önerilmemektedir. AZFc bölgesindeki delesyonlar sonucu hipospermatogenez meydana gelmektedir. AZFc bölgesi delesyonları azospermili erkeklerde %12, ciddi oligospermisi (sperm sayısı 5 milyondan az) olan erkeklerde %6 oranındadır. AZFc bölgesindeki delesyonlar spermatojenik yetmezliğe neden olur. AZFd bölgesi ayrı bir gen bölgesi olarak AZFb ve AZFc bölgeleri arasında yer almaktadır. AZFd delesyonlu hastalar hafif oligospermisi veya anormal sperm morfolojisine sahiptirler. Y kromozom mikrodelesyonlarının tespiti polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) yöntemi ile yapılır, oligozospermi nedeninin anlaşılmasına ve prognozun belirlenmesine imkan vermektedir ancak tedavisi yoktur.. AZFa ve AZFb mikrodelesyonlu hastalarda ICSI için TESE ile sperm eldesi mümkün değildir. Tekrarlayan düşük sayısının arttığı ve çocuklarında öğrenme bozukluğu görülebileceği bilinmektedir. Şiddetli oligospermi veya azospermisi olan hastalarda ICSI öncesi Y kromozom mikrodelesyon analizi yapılmalıdır. Ayrıca Y kromozomu babadan direkt erkek çocuğa geçeceği için çocuklar da subfertil olabilirler. 

Doku Uyumu, Organ Transplantasyonu

Organ naklinde doku uyumu aranmaktadır. Aksi halde organı alan kişi organı yabancı cisim olarak algılar ve immünolojik olarak yanıt verir. Bu da organın reddine neden olur. Doku uyumu kişiyle ne kadar fazlaysa vücudun organı kabul etme ihtimali o kadar yüksektir. Özellikle kemik iliği nakillerinde HLA uyumu dokunun reddedilmemesi açısından çok önemlidir.  HLA-DR uyumsuzluğu olan nakil olgularında ağır akut graft versus host hastalığı oranı %65 ile yüksek bulunmuştur. HLA-A ya da HLA-B uyumsuz nakil olgularında ise bu oran %34 iken HLA tam uyumlu vericiden nakil olgularında %14 saptanmıştır. 

HLA (Human Leukocyte Antigens) 6. kromozomun kısa kolunda yerleşen yaklaşık 4000 kb uzunluğunda dev bir gen kompleksidir. Görevleri MHC (Major Histocompatibility Complex) moleküllerini kodlamaktır. MHC Class II’de HLA DP, DM, DQ, DR ve TAP moleküllerini kodlayan genler yer alır. Bunlardan HLA DP, DQ ve DR, antijen sunumundan sorumlu molekülleri kodlar. DM, TAP1 ve 2 tarafından kodlananlar ise antijenin işlenmesi ve sunuma hazırlanması sürecinde önemli rol oynarlar. MHC Class I’de ise başta HLA A, B ve C HLA E, F, G, H ve X molekülleri kodlanır. HLA A, B ve C antijenleri antijen sunumundan sorumludur. Diğerlerinin görevleri doğal öldürücü hücrelerin (NK) fonksiyonlarında rol almaktır. MHC Class III bölgesinde ise inflamasyonda son derece önemli olan Tumor necrosis factor (TNF), kompleman 2 ve 4 (C2, 4), ısı şok proteini-70 (HSP-70) ve lenfotoksin (LT) kodlanır. MHC, organizmanın en polimorfik bölgesidir. İnsanda 4500 farklı HLA aleli olduğu bilinmektedir. MHC molekülleri, insanda ilk kez lökositlerin yüzeyinde gösterilmiştir, insan lökosit antijenleri (human leukocyte antigen; HLA) olarak adlandırılır.

Doku Uyumu HLA 

Akraba dışı vericiden yapılan nakillerde üç lokusdan 

HLA-A(A1; A2)

HLA-B(B7; B8)

HLA-DR(DR2; DR3) 6 allelin uyumu beklenir (6/6 uyum). Hatta bazı merkezlerde diğer lokuslar (HLA C, HLA DQ, HLA DP) için de uyum istenir.

Minör HLA uyumsuzluğu: HLA-A ya da HLA-B lokusunda serolojik tipleme sırasında çapraz reaksiyon veren bazı aleller vardr. "Cross-reacting groups" (CREGS) olarak isimlendirilir. Allelik tipleme ile serolojik tipleme arasındaki uyumsuzluk hali minör HLA uyumsuzluğu olarak ifade edilir.

Doku antijenlerinin uyumunun önemi organlara göre değişir. Kornea, kalp, akciğer, ekstremize, deri ve karaciğer nakillerinde doku uyumu hiç önem taşımazken, böbrek nakillerinde önemli, kemik iliği naklinde ise ileri derecede önemlidir. Böbrek nakillerinde doku uyumu olmadan da hastanın aciliyetine göre doku uyumu aranmayabilinir. Bunun duşında böbrek naklinde HLA DR allellerinin uyumu önceliklidir.

Kalp, akciğer, böbrek, kemik iliği nakillerinde donör ve alıcı arasında kan transfüzyon kuralları geçerlidir. Ancak Rh uyumu aranmaz.
Kemik iliği transplantasyonunda kan grubu uyumu aranmaz ancak doku uyumu çok önemlidir.

Kök Hücre

Kök hücreler sınırsız bölünme, yenilenme ve farklılaşma özelliğine sahip hücrelerdir. Tek bir embriyo hücresinden kompleks bir organizma haline gelmemizi sağlarlar. 

1.Totipotent Kök Hücreler: Zigot oluşumundan blastosist aşamasına kadar embriyonun farklılaşmamış kök hücreleridir. Embriyo, embriyo dışı bütün dokuları  oluşturan sınırsız çoğalma yeteneğine sahip kök hücrelerdir.

2.Pluripotent Kök Hücreler: Embriyonun 5-6. günlerinde 64-200 hücreli blastokist iç hücre kitlesindeki embriyoblastlardır. Ektoderm, endoderm ve mezoderm karakterli dkulara dönüşerek bütün organ ve dokuları yapar. Sınırsız çoğalma yeteneğine sahiptirler. 

3.Multipotent Kök Hücreler: ektoderm, mezoderm ya da endodermden farklılaşmayı sağlar. Kendini yenileme özelliğine sahip erişkin kök hücrelerdir. Multipotent hücreler somatik kök hücreler olup kemik iliği, kas, göz, sinir, karaciğer ve deri gibi dokularda bulunur. Bu dokuları yaşam boyu tamir ederler. Ölen ya da hasar gören hücreleri yenileme özelliğine sahip farklılaşmamış hücrelerdir. Bölünebilme ve kendini yenileme özellikleri vardır.

Kök Hücre

Embriyonik kök hücreler tüpbebek aşamasında blastositlerden elde edilebilirler. Tedavi anlamında hertürlü hastalık için ciddi umut vadetmektedir. Ancak canlı bir insan zigotunun bu şekilde çalışmalar üzerinde kullanılması etik açıdan uygun olmadığından birçok ülkede kök hücre çalışmalarına kısıtlama getirilmiştir. Japonyada yapılan çalışmalarda dört transkripsiyon faktörünü kullanarak (Oct ¾, Sox-2, Klf-4, c-Myc) fare ve insandan elde edilen fibroblast hücrelerini yeniden programlayarak indüklenmiş pluripotent kök (İPK) hücre haline getirmiştir. İnsanlık için umut vadeden ve etik sorunları ortadan kaldıran bir sonuçtur. 

4.Oligopotent Kök Hücreler: Özel bir doku veya organda iki veya daha fazla hücre hattına dönüşebilen yenilenme özelliğine sahip kök hücrelerdir. Miyeloid ve lenfoid öncül (progenitör) hücreler oligopotent kök hücrelere örnektir.

5.Unipotent Kök Hücreler: Yalnız tek bir hücre serisine dönüşebilen yenilenme özelliğine sahip en az değişime uğrayabilen kök hücrelerdir. Kas kök hücreleri buna örnektir. 

Günümüzde hematolojik hastalıklarda hematopoetik kök hücreler tedavide kullanılmaktadır. Bu hücre grubu multipotent kök hücrelerdir. Kandaki tüm farklı hücrelerin yeniden üretimini sağlar. Bunun dışında indüklenmiş pluripotent kök hücreler araştırılmaya devam edilen araştırma konusudur. Buradaki hassas konu hasarlı doku tamirini aşıp kök hücrelerin kanser oluşumuna neden olabilme ihtimalidir. Bu nedenle bu konu ile ilgili daha çok araştırmaya ihtiyaç vardır.

Kordon Kanı

Kordon kanı, multipotent kök hücreler içerir. Bunlar da gelişimini hematopoetik kısma kadar tamamlamış kök hücrelerdir. Bebeğin ileride karşılaşabileceği ve kemik iliği nakline ihtiyaç duyabileceği kan hastalıkları için kullanılabilinir. HLA (Human Leukocyte Antigen) uyumu gerektirmemesi açısından önemli bir HKH (Hematopoetik Kök Hücre) kaynağıdır. Ancak bir çok hematolojik hastalığın intrauterin dönemde gelişmeye başladığı düşünüldüğünde bebeğin kendine yapılan kordon kanı nakli başarılı olamayabilecektir. Bu yüzden saklanan kordon kanının bebek dışındaki kişilere faydalı olma olasılığı daha yüksektir. Noninvaziv şekilde toparlanma özelliği diğer bir avantajıdır. Erişkin hastalarda hücre sayısının azlığı (50 kg’a kadar yeterli) ve nakil sonrası uzamış engrafman zamanı kullanımını kısıtlamaktadır. Hücre sayısının arttırılmasına, KK’deki fetal immun parametrelerin ayıklanmasına yönelik çalışmalar sürmektedir. KK nakilleri akraba dışı ve aile içi olmak üzere genetik hastalıklar, konjenital immun yetmezlikler, hematolojik maligniteler ve kalıtsal metabolik hastalıkların tedavilerinde kullanılabilmektedir. Otolog (kordon sahibi) ve allojenik (yabancı) kullanımı mevcuttur. Yine de KK’ların kullanım oranı çok düşüktür. Bir bebeğin kendi kordon kanına ihtiyaç duyma ihtimali 1/2500-1/20000 arasında değişmektedir. Bu nedenle kişisel değil ortak kullanımın söz konusu olduğu bankalar önerilmektedir. KK bankası ile anlaşmalı toplama merkezlerinde anne ve donörün uygunluğu (enfeksiyon vb) değerlendirildikten sonra onam formu doldurulur ve doğum anında kan toplanarak uygun koşullarda bankaya gönderilir. 

Kordon

Plazma ve kırmızı kan hücreleri ayrıldıktan sonra dimetil sülfoksit ile kademeli dondurucu ve sıvı azot buharı içeren -180 0C’de saklanır. Başarılı bir nakil için CD34(+) hücre sayısının en az 140000/kg olması gerekmektedir. Buradaki önemli nokta KK’nın kök hücre içermesidir. Sadece kemikiliği, hematolojik hastalıklarda değil, onkolojik, endokrinolojik, kardiyovasküler, nörolojik hastalıklar için de kullanılabilir olmasıdır. Multiple skleroz, sebral palsi, otizm, kardiyomyopatilere yönelik olumlu çalışmalar mevcuttur. Ancak kordon kanındaki kök hücrelerin değişimini tamamlamış hematopoetik hücreler olduğu düşünüldüğünde, sinir sistemine ya da kardiyovasküler sisteme etkisi tartışmalıdır.Ülkemizde üç özel, üç kamusal olmak üzere 6 adet kordon kanı bankası mevcuttur. Bebeğinizin kordon kanını saklamalı mısınız? Sorusunun cevabı eğer saklarsanız çok yüksek oranda kullanmayacaksınızdır. Kordon kanı bankalarının kişisel değil ortak bir banka olması gerekmektedir. Çünkü genel olarak nakiller kişinin kendisine değil kişiden kişiye olmaktadır. Kordon kanının sahibinin kan hastalığı varsa kendi kordon kanı fayda etmeyebilir. Ancak yine de denenebilinir. Sağlıklı kişi kendi kordon kanına zaten ihtiyaç duymaz. Dolayısıyla saklanan kan başka kişilere fayda sağlayacaktır. Devletin denetiminde ücretsiz bir ortak banka ülke açısından mantıklı bir çözüm olacaktır. 

Preimplantasyon Genetik Tanı, PGT

Preimplantasyon genetik tanı (PGT), embriyo anne rahmine implante edilmeden önce embriyoya genetik testlerle tanı konulması işlemidir. PGT genellikle önceki çocuklarında genetik tanısı konulmuş bir hastalığı olan taşıyıcı anne babanın embriyolarına uygulanır. Bu taşıyıcılık bilinen kromozomal translokasyon taşıyıcılığı da olabilir. Diğer bir hastalık grubu ise tekrarlayan düşükleri olan, başarısız IVF denemeleri olan, akraba evliliği olan ailelerdir. Bu ailelere tanı amaçlı değil genellikle tarama amaçlı inceleme yapılır. Bu işleme preimplantasyon genetik tarama (PGS-preimplantation genetic screening) denir. PGS ve PGT arasındaki süreç farkı kullanılan genetik probların farklı olmasıdır. PGT öncesi mutlaka genetik danışma alınmalı risk oranları, kar zarar oranları aileye bildirilmelidir. Öncelikle Embriyodan incelenmek üzere biyopsi yapılır. Embriyoya ait hücre üç farklı yöntemle elde edilebilinir.

 1.Polar Cisim Biyopsi Yöntemi

Polar cisim, sadece anneye ait bilgi içerir. Paternal kaynaklı gen mutasyoları, mitoz nedenli anöploidiler, embriyo gelişiminin sonraki safhasında olası mayotik hatalar bu uygulamada gözden kaçar. Ancak maternal kaynaklı bir takım hataların saptanmasında kullanılabilinir.

Polar Cisim Biyopsisi

2.Blastomer Biyopsi Yöntemi

En az 6 blastomer içeren üçüncü gün embriyosundan hücre alınmasıdır. Zona pellucida’nın lazer ışını, mekanik ve kimyasal yöntemler ile bir açıklık oluşturulur. Günümüzde en sık kullanılan yöntemdir. 

Blastomer Biyopsisi

 3.Trofektoderm Biyopsi Yöntemi

Blastokist aşamasına ulaşan embriyolar morfolojik olarak farklılıklar gösterebilirler. Bu farklılık genetik bilgiyi temsil etmez. Kalite kriterlerine bakılmaksızın embriyolardan biyopsi alınması gerekmektedir. Blastokist evresinde embriyo 40-150 hücre içerir. Trofektoderm biyopsisi iç hücre kitlesine (ICM) dokunulmadan, sadece dış hücre (trofektoderm) tabakasından 8-10 trofektoderm hücresi alınarak yapılır. Bu yöntem elde edilen hücre sayısını arttırdığı için genetik analizde tanı koyma başarısını artırmaktadır. Beşinci ve altıncı gün blastokist aşamasındaki embriyonun tek katmanlı dış tabakasını saran epitel kaynaklı trofektoderm hücre biyopsiyle 8-10 hücre alınıp genetik analiz yapılacak laboratuvara teslim edilir.

Trofektoderm Biyopsisi

Maliyet açısından trofektoderm biyopsisi zaten kaybedilecek embriyoların bu evreye gelmemesi nedeniyle maliyeti düşürür. Ayrıca fazla hücre elde edildiğinden genetik tanı daha sağlıklı olur.

PGT, Kistik Fibrozis, Beta Talasemi gibi tek gen hastalıklarının tanısı için kullanılabilmektedir. Özelikle talasemi hastası çocuklar için hem sağlıklı hem de HLA uyumlu kardeş amaçlı PGT yapılabilmektedir.

Genetik Test

PGT sırasında embriyodan alınan hücreler günümüzde amaca yönelik NGS (Next Generation Sequencing) ve aCGH (Array comparative genomic hybridization) yöntemleriyle genetik açıdan incelenir. Bu yöntemlerin doğruluk oranları %99’a ulaşmaktadır. Sonuçlar değerlendirilirken sürece mutlaka bir tıbbi genetik uzmanı eşlik etmelidir. 

Embriyo Transferi

3-5. gün embriyo transferi yapılmaktadır. PGT uygulanıp, dondurulmuş olan embriyolar içerisinden sağlıklı embriyo çözülerek transfer edilir. Amaç en az travmayla hızlı bir şekilde embriyonun transferidir. Transfer sırasında kan, mukus ve uterin kasılmaların oluşmaması gerekir. Bunun için ultrason eşliğinde yumuşak katater tercih edilir.

Tüp Bebek, IVF, ICSI

     Tüp bebek tedavisi bir şekilde gebelik elde edilemeyen çiftlerin üreme hücrelerinin alınıp dış ortamda döllendirilerek anne rahmine yerleştirilmesi sonucu gebelik elde edilmesi işlemidir. 

      ICSI (intrasitoplazmatik sperm enjeksiyonu) ile ifade bu işlem bir çeşit invitro fertilizasyon (IVF) işlemidir. Bugün için IVF uygulamaları ile elde edilen canlı doğum oranı %30 oranındadır. Yani tüp bebek işleminin yaklaşık 1/3’ü başarıya ulaşmaktadır.

     Dünya Sağlık Örgütünün istattiklerine göre infertil çiftlerde %37 kadın, %8 erkek ve %35 hem erkek hem kadın faktörü, %5 bilinmeyen nedenler söz konusudur. ICSI’da canlı bir spermin oosit içene direkt injeksiyonu ile oosit fertilizasyonu sağlanmaktadır. Dolayısıyla sperm miktarı ve kalitesi düşük olgularda özellikle ICSI işlemi kullanılır ki sperm kaybedilmesin. 

     Başarı oranını en çok etkileyen faktör anne yaşıdır. ICSI ile oosit hasarı %10 dur yine de bu oran %30-%50 gibi oranlara da çıkabilmektedir. Bu oran oosit kalitesi ve hastaya ait faktörlerden de kaynaklanabilir. 

     Öncelikle çeşitli hormon ve yöntemlerle ovulasyon indüklenir. Ardından oositler toplanmaya başlanır. Transvaginal ultrason HCG uygulanmasından 34-36 saat sonra her bir follikül içine iğne sokulur ve folikül içeriği aspire edilir. Komplikasyonlarından en sık görüleni enfeksiyondur. Profilaktik antibiyotik kullanımıyla bu risk sıfıra yakına indirilir. Siklus başına 15 oosit ve daha fazla oosit elde edilen kadınlarda başarı oranı artmaktadır. Oositin başarıyla döllenmesi ve erken embriyonik gelişme için oositler nükleer ve sitoplazmik olgunlaşma açısından değerlendirilmelidir. Toplanan oositlerin %70-80 i nükleer olgunlaşmaya ulaşmış (metafaz II), kalanı ise metafaz 1’dedir. 

ICSI, Mikroenjeksiyon

     Mikroenjeksiyon işlemi öncesi oositlerin etrafındaki korona kümulus hücreleri temizlenir. Oositler polar cisimciğin (MII),  germinal vezikül (GV) varlığı açısından değerlendirilir. Toplanan oositler kültür ortamında spermatozoa ile karıştırılır. Erkek faktörü varsa tek sperm hücresi mikropipet yardımıyla oosit sitoplazması içerisine yerleştirilir. Erkek İnfertilitesi yoksa IVF yöntemi uygulanır. Yani oosit birçok spermle muamele edilerek döllenmenin kendiliğinden olması beklenir. 

   IVF/ICSI işleminden bir gün sonra oositler fertilizasyon açısından değerlendirilir. Oositin fertilizasyonu ICSI işleminden yaklaşık 17 saat sonra zigot içerisinde iki pronükleus tespiti ile doğrulanır. Fertilizasyondan sonra, embriyonun her bir hücresi 12-14 saatte bir bölünür ve böylece embriyo 72. saatte yaklaşık 8 hücreye (blastomer) ulaşır. Blastokist aşamasına oosit alımından yaklaşık 5 gün sonra ulaşılır. Bu zaman içinde transfer yapılmalıdır. Pronükleer fazdan blastokist aşamasına kadar herhangi bir zamanda embriyo transferi yapılabilinir. Özel durumlarda süreler genişletilebilinir. 3. Gün embriyo transferinin daha yüksek gebelik oranlarıyla ilişkili olduğu bulunmuştur. Embriyoların kalitesini belirlemede ve embriyo seçiminde kullanılan kriterler; pronükleus morfolojisi ve skoru, klivaj hız, blastomer sayısı, morfolojisi ve birbiriyle ilişkileri vb bir takım kriterlerdir. En kaliteli embriyo kriterlere göre seçilerek uterusa yerleştirilir. PGT

    Luteal fazda progesteron uygulamak yaygın kullanılan bir yöntemdir oral, vajinal ve intramüsküler yolla uygulanabililr. Ayrıca geç luteal vajinal kanamayı önlemek için östradiol vajinal progesteron ile birlikte verilmektedir.

Gen Tedavisi

              

 Gen terapisi, değişmiş (mutasyona uğramış) genlerin düzeltilmesi veya bölgeye özgü modifikasyonlar yoluyla gen iyileştirme kapasitesi olarak anlaşılmaktadır. Günümüzde gen terapisi hala araştırma araştırma düzeyindedir ve uygulaması hala deneyseldir. Resesif genetik hastalıklar (kistik fibroz, hemofili, kas distrofisi ve orak hücre anemisi), kanser gibi edinilmiş genetik hastalıklar ve AIDS gibi bazı viral enfeksiyonlar gen tedavisine aday hastalıklardır.
               En sık kullanılan tekniklerden biri, sağlıklı genin bir plazmid, viral olabilen bir vektöre yerleştirildiği rekombinant DNA teknolojisinden oluşur.  Birkaç tedavi protokolü başarılı olmasına rağmen, gen terapisi süreci karmaşıktır ve birçok tekniğin yeni gelişmelere ihtiyacı vardır. Öncelikle tedavi gerektiren spesifik vücut hücreleri tanımlanmalı ve bu hücreler erişilebilir olmalıdır. Gen kopyalarını hücrelere etkili bir şekilde dağıtmanın bir yolu bulunmalı ve hastalıklar ve bunların sıkı genetik özelliklerinin tam olarak anlaşılması gerekmektedir. 
Germline Gen Terapisi: Kök hücreler, örneğin sperm ve yumurta ile, entegre edilmiş fonksiyonel genlerin sokulmasıyla genom içine modifiye edilir. Değişiklikler kalıtsaldır ve sonraki nesillere geçer. Teorik olarak, bu yaklaşım genetik ve kalıtsal hastalıklarla mücadelede oldukça etkili olmalıdır. 
Somatik Hücrelerin Gen Terapisi: Terapötik genlerin bir hastanın somatik hücrelerine aktarılmasıdır. Herhangi bir değişiklik ve herhangi bir etki sadece bu hasta ile sınırlıdır ve gelecek nesiller tarafından miras alınmaz.

               Gen terapisinde, belirli bir hastalığa neden olan anormal bir genin yerini almak için genom içine vektörle birlikte normal bir gen sokulur. Vektör bağışıklık sistemince tanınmamalıdır. Çok fazla miktarlarda oluşturulabilmeli ve genin yerleşip işlev görmesine izin vermelidir. Yerine ulaştırılan gen normal fonksiyonları arttırmalı, eksiklikleri düzeltmeli veya zararlı faaliyetleri engellemelidir. Ayrıca, vektör sadece hasta için değil, aynı zamanda çevre ve onu manipüle eden profesyoneller için de güvenli olmalıdır. Son olarak, vektör genel olarak hastanın tüm ömrü boyunca geni ifade edebilmelidir. 
               Viral vektörlerin etkililiği doğrulanmış olsa da, son zamanlarda bazı çalışmalar, plazmidde (vektörde) viral genetik materyalin varlığının, olası bir onkojenik dönüşümün yanı sıra akut bir bağışıklık tepkisi indükleyebileceğinden endişe duyulmaktadır.  Bu nedenlerle virüse ait vektörler dışında hücrelerin genetik modifikasyonları için gelişmiş nanoteknoloji teknikleriyle elde edilen preparatlardan faydalanılabilmektedir.  Katyonik polimerler, katyonik lipozomlar, (partikül bombardımanı ile hücrelere nüfuz ettiklerinde yükünü serbest bırakırlar.
Her bir eksojen malzeme giriş tekniği diğerinden farklıdır ve uygulama tipine ve hastalığa bağlıdır. Bazıları daha verimlidir, bazıları daha büyük genleri (> 10kB) taşımaya ve genomla entegre olmaya ve kalıcı bir ifade daha yatkındır.
Gen tedavisi ve Hematopoietik Kök Hücreler
               Uzun ömür potansiyeli ve kendi kendini yenileme kapasitesi nedeniyle gen transferi için ideal hedef haline gelmiştir. Pluripotent kök hücrelerin (iPS) taşınması için gen transfer vektörlerinin üretilmesiyle kronik karaciğer hastalığı ve hepatit virüsü enfeksiyonu olan hastalar için umut vadedici olabilir. Nakledilen hücreler hepatit virüsü tarafından yeniden enfeksiyona açık olduğundan, virüse yönelik kısa bir saç tokası RNA'sını kodlayan bir vektörün transferi, aktarılan hücrelere yeniden enfeksiyona direnç veya "bağışıklık" sağlayacaktır. Dirençli hücreler zamanla karaciğeri yeniden doldurabilir ve normal karaciğer fonksiyonunu yeniden sağlayabilir.
Kimerik Antijen Alıcı T (CAR-T) Hücre Tedavisi:
               Tümör hücrelerini tanımak ve bunlara saldırmak için hastaların bağışıklık hücrelerinin (T lenfositleri) manipülasyonunu / yeniden programlanmasını içeren bir immünoterapi türüdür. Tümöre özgü epitopun tanınmasını ve T hücrelerinin aktivasyonunu arttırır.
               Mikroorganizmaları genetik olarak değiştirme olasılığı, uzun süredir bilim alanında ateşli bir tartışma konusu olmuştur. Biyoetik, prosedürün risklerini ve ilgili ahlaki sonuçları değerlendirmek için yeni teknikler üzerinde düşünmektedir. Bilimsel topluluğun büyük bir kısmı, özellikle kistik fibroz ve Duchenne kas distrofisi gibi ciddi bozukluklarda somatik hücrelerde genetik tedaviyi onaylamaktadır. Bununla birlikte, 2015 yılında Çinli araştırmacılar ahlaki sorunların ötesine geçti ve ilk kez, CRISPR-Cas9 tekniği kullanılarak embriyonik hücrelerin genetik modifikasyonunu açıkladı. Daha sonra, başka bir Çinli grup da CCR5 gen mutasyonunun sokulmasıyla HIV'e direnç sağlamak amacıyla yapılan aynı işlemin uygulandığını bildirdi. Genetik analiz 26 embriyodan dördünün başarıyla değiştirildiğini gösterdi. Sonuç itibariyle gen tedavisi umut verici ancak üzerine çok ciddi çalışılması gereken bir konudur.
               Adenozin deaminaz eksikliği, alfa1 antitripsin eksikliği, kanser türleri, kistik fibrozis, ailesel hiperkolesterolemi, fanconi anemisi, gaucher hastalığı, hemofili B, romatoid artrit, adrenolökodistrofi, talasemi, leberin optik nöropatisi üzerine ciddi çalışmalar mevcuttur. Bu çalışmalar son aşamalardadır. Bir kısmı yakın tarihte uygulamaya geçecektir.