Terapia Genica
Terapia genica
Insieme di procedimenti atti a a curare o ad
alleviare una malattia modificando
geneticamente le cellule dei pazienti.
Può essere in vivo o ex vivo
Vantaggi teorici della terapia genica
• Correzione radicale dei difetti
• Possibilità di agire su meccanismi molecolari per i quali risulta
estremamente difficile sviluppare farmaci specifici
• Vantaggi economici (se fosse permanente eviterebbe la
necessità di trattamenti ripetuti)
Limitazioni della terapia genica
•Rischio troppo elevato in presenza di terapie alternative
• Mancanza di efficacia dovuta a problemi tecnici (inefficiente
trasferimento genico, inattivazione del gene terapeutico)
• Costi elevati
• Alto rischio di effetti indesiderati (espressione non regolata,
mutagenesi inserzionale, passaggio delle modifiche alla linea
germinale)
Attuali problemi tecnici della terapia
genica
• Efficienza di trasferimento genico
• Selettività del sistema di trasferimento
• Espressione instabile nel tempo
• Espressione non regolata
• Reazioni del sistema immunitario
•Possibili interferenze con il genoma (mutagenesi inserzionale)
• Problemi etici
Quando si può pensare di curare una malattia con la
terapia genica allo stato attuale?
• Malattia pericolosa per la vita, ma dagli effetti potenzialmente
reversibili.
• Gene clonato.
• Disponibile sistema di trasferimento genico efficiente per le
cellule affette, che garantisca espressione stabile nel tempo.
• Non richiesta regolazione precisa del gene in questione.
Strategie terapeutiche
Incremento della dose genica
Strategie terapeutiche
Inibizione mirata dell’espressione genica
siRNA
Strategia utile per le patologie causate dalla presenza di mutazioni ad
effetto dominante o dominante negativo.
Strategie terapeutiche
Uccisione diretta di cellule patologiche
(in genere tumorali)
Gene che codifica un
oncosoppressore
Virus oncolitico
Strategie terapeutiche
Uccisione di cellule patologiche mediata dal
sistema immunitario (tumori)
Terapia genica del cancro:
potenziamento della risposta immune
Principali malattie oggetto di studio per la terapia genica:
Malattie
Deficit
Incidenza
Cellule
bersaglio
SCID
Adenosina deaminasi
IL-2R gamma
Rara
Midollo osseo
Linfociti T
Emofilia A e B
Fattori VIII o IX
1:10,000 maschi
Fegato, musc.
Ipercolesterolemia familiare
Recettore per LDL
1:1,000,000
Fegato
Fibrosi cistica
Gene CFTR
1:3,000 caucasici Vie resp.
Emoglobinopatie (tal., SCA)
Difetti in - o -globina
Fino a 1:600
Midollo osseo
Enfisema ereditario
1-antitripsina
1:3,500
Polmoni,fegato
Cancro
Vari
> 1 milione/anno
Vari tipi
Malattie neurologiche
Parkinson, Alzheimer,SLA
1 milione/anno
Neuroni, glia
Malattie infettive
AIDS, epatite C
Retinopatia diabetica
Degenerazione maculare
1 milione/anno
CellT, MF,feg.
1 milione/anno
Epitelio
retinico
GENETICHE
ACQUISITE
Malattie dell’occhio
Primo prodotto di terapia genica disponibile in commercio:
Adenovirus esprimente p53 contro carcinomi sqamo-cellulari di
testa e collo, licenziato in Cina dall’Industri cinese Shenzen
SiBiono (2003)
Prodotto simile che sta per essere registrato negli USA (ora in fase
III della sperimentazione clinica contro carcinomi sqamo-cellulari
di testa e collo, tumori del polmone e della mammella):
-> Adenovirus per p53, Advexin
Si ritiene che l’Advexin sara’ il primo farmaco di terapia genica
registrato in USA, probabilmente nel 2007 o 2008.
Trial clinico per deficit
ADA deficit di adenosina deaminasi
Trial on 2 ADA patients. Started 1990. 2 years
treatment.
Results published in 1995 Science, Blaese et al
Trial clinico per SCID
A. PCR:
detection of gc DNA
B: RT PCR
Detection of gc RNA
Lymphocyte subsets
protein expression
Trial clinico per SCID
Gene therapy of Human Severe Combined Immunodeficiency
(SCID)-XI Disease:
• Trial successivi hanno dimostrato successo nell’esprimere gc e correggere il
difetto immunitario in 9 pazienti su 10 trattati
• Tuttavia, dopo 3 anni i due pazienti piu’ giovani (1 e 3 mesi al tempo del
trattamento) hanno improvvisamente sviluppato proliferazione clonale di
linfociti T maturi (Science 2003).
Come faccio entrare il DNA nelle cellule, e cosa
gli succede quando è entrato?
Vettori non virali
con opportune sequenze regolatrici
Integrazione
casuale
o
sito-specifica
Vettori virali
Vettori virali: i Retrovirus
• Genoma: RNA singolo filamento.
• Integrazione casuale nel genoma (mutagenesi inserzionale).
• Difficile produrli in grandi quantità (titolo elevato).
• Successo della terapia dipendente dalla trasduzione delle cellule staminali.
• Poco immunogeni.
• L’espressione può andare incontro ad attenuazione nonostante la persistenza
del virus nel genoma.
• In assoluto sono i vettori più utilizzati per la terapia genica.
•Possono infettare solo cellule proliferanti
Lentivirus
• Genoma ad RNA.
• A differenza degli altri retrovirus possono infettare cellule
proliferanti e post-mitotiche.
• Scarsissime reazioni immunologiche.
• Elevata efficienza di trasduzione e persistenza dell’espressione.
• Ottime prospettive per la terapia genica in vivo.
•Integrazione casuale (mutagenesi inserzionale)
Adenovirus
Adenovirus
• Genoma di DNA doppio filamento.
• Possono infettare cellule proliferanti e post-mitotiche.
• Non si integrano, ma vengono mantenuti in forma episomica. Pertanto
non determinano mutagenesi inserzionale, ma sono necessari trattamenti
ripetuti.
• Relativamente facile produrli in grandi quantità (titolo elevato).
• Forti reazioni immunologiche.
Vettori adenovirali
Sviluppo di nuove generazioni
di vettori allo scopo di ridurre
immunogenicità e aumentare
le dimensioni degli inserti.
Terapia cellulare
• Allotrapianto: cellule provenienti da un donatore
della stessa specie
• Xenotrapianto: cellule provenienti da animali di
specie diverse
• Autotrapianto: cellule provenienti dallo stesso
paziente
Le cellule staminali
Le cellule staminali
La clonazione animale
Dolly
Perché qualcuno sta pensando seriamente
alla clonazione umana?
(clonazione terapeutica)
• Il problema principale della terapia cellulare è
l’istocompatibilità ->rigetto
• La clonazione permetterebbe di ottenere cellule staminali
totipotenti dotate delle stesse caratteristiche antigeniche del
paziente, da usare per il trapianto direttamente o previa
correzione del difetto tramite terapia genica.
Perché qualcuno sta pensando seriamente
alla clonazione umana?
Cellula somatica
normale
Cellule
somatiche paziente
Cellule totipotenti sane
istocompatibili
Ovocita