CORSO INTEGRATO DI GENETICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
GENETICA
aa 2013/2014
Alberto Turco
Mercoledi 18.12.2013
Lezioni 63 e 64
TRATTAMENTO MALATTIE GENETICHE
TERAPIA GENICA
Trattamento “convenzionale” malattie genetiche
(le tre “R” = Restriction, Replacement, Removal)
Restriction – Limitazione di substrati
Es Fenilalanina – Fenichetonuria
Colesterolo – Ipercolesterolemia
Replacement – Sostituzione di prodotto deficitario/tessuto
Es Fattore VIII – Emofilia A
Enzimi digestivi – Fibrosi cistica
Ormoni tiroidei – Ipotiroidismo
Trapianto di cuore, rene, fegato
Removal – Rimozione di metaboliti tossici o tessuti malati
Es Salassoterapia – emocromatosi (accumulo di ferro)
Penicillamina (chelante del rame) – m.di Wilson
Colectomia (asportazione colon) – Poliposi colica adenomatosa
TERAPIA GENICA
Definizione
Introduzione (mediante vettore, es virus) di
sequenze di acido nucleico ricombinante nelle
cellule (somatiche o [?] germinali) di un paziente
(o di un embrione ?...figlio?.....atleta?......)
Obiettivi
Aggiungere, riparare(?) o bloccare la funzione e/o
l’espressione di specifici geni nel trattamento di
malattie genetiche, ereditarie e non ereditarie
(o di condizioni non patologiche….? Altezza, appetito, massa muscolare,
memoria……?)
NB La TG (primi trials) nell’uomo ha avuto inizio nel 1990
Tipi di terapia genica
1. TG ex vivo: le cellule bersaglio
sono rimosse dal paziente,
modificate geneticamente in vitro e
reintrodotte
2. TG in vivo: introduzione diretta
del “gene terapeutico” nel paziente
(iniezione, inalazione)
In vivo
Gene Therapy
Ex vivo
Gene Therapy
Therapeutic Gene
Therapeutic Gene
Biopsy
Vector for in vivo
Gene Transfer
Liver
Vector for ex vivo
Gene Transfer
Engraftment
Delivery
Growth Factors
TERAPIA GENICA:VETTORI
• VETTORI VIRALI: RETROVIRUS
ADENOVIRUS
VIRUS ADENO-ASSOCIATI
HERPES SIMPLEX VIRUS
LENTIVIRUS
•VETTORI NON VIRALI: PLASMIDI
LIPOSOMI
CONIUGATI DNA-PROTEINE
RETROVIRUS
SCID
Severe Combined Immuno Deficiency
ImmunoDeficienza Severa Combinata
ADA – SCID: Severe Combined ImmunoDeficiency
ADA = Adenosina Deaminasi
TERAPIA GENICA SOMATICA
UNA DELLE PRIME APPLICAZIONI
NELL’UOMO
Science, Giugno 2002
I finanziamenti TELETHON hanno permesso ai ricercatori italiani di ottenere
questi incredibili risultati
Jerry Lewis
Straordinario
attore comico
americano. Inventa la maratona
televisiva nel 1966
TERAPIA GENICA
UNA STORIA CONTROVERSA
Febbraio 2005
2003
2010-2013 – Terapia Genica «classica» ex vivo per la cura definitiva di due
rare malattie ereditarie dall’esito fatale
MLD: AR, deficit ARSA (arylsufatse A), accumulo sulfatide: SNC: demielinizz.+neurodegeneraz
WAS: X-l, gene WASP (regolazione citoscheletro), immunodeficienza, piastrinopenia,
eczema, aumentato rischio tumori (linfoma)….NR vd leuchemogenesi da inserzione!
SIN Lentivirus (SIN = Self Inactivating LTRs)
September 2006 Nobel Prize for Medicine
RNA interference
Prof Mario Capecchi
Prospettive per la terapia genica…..
Nobel per la Medicina 2006 e 2007:
silenziamento genico e “gene targeting”
Maggio 2008
Nobel 2007
per la Medicina
Mario Capecchi
Emofilia……..
Distrofie muscolari…………………
TERAPIA GENICA SOMATICA
DISTROFIA MUSCOLARE
Nature Medicine, Agosto 2003
TERAPIA GENICA
PROBLEMI PRINCIPALI
• Espressione genica bassa o transitoria
• Ridotte dimensioni dell’inserto (”gene
terapeutico”)
• Difficoltà a raggiungere alcuni tessuti (es. SNC)
• Risposte immunitarie nell’ospite
• Difficoltà ad ottenere una precisa regolazione
dell’espressione genica
• Incapacità ad infettare cellule quiescenti (es.
retrovirus)
• Potenziale ruolo oncogeno (mutagenesi da
inserzione)
Aspetti etici della terapia genica
-La TG x gravi malattie è vista favorevolmente dalla > parte delle società
avanzate (le sole a potersela permettere)
-Il trapianto di un gene in un n.limitato di cellule non suscita diffidenza (vd
trapianti d’organo)
-Una volta superati i problemi tecnici e scientifici, gli aspetti etici saranno
quelli di ogni intervento terapeutico innovativo:valutazione obiettiva del
rapporto rischi/benefici
-Fondamentale l’informazione completa e dettagliata (consenso informato!)
-Potenziale grave problema con implicazioni sociali sarà costituito dai costi
elevatissimi -> bilancio della sanità pubblica, assicurazioni sanitarie
-Qs porterà a dover scegliere x quali malattie e con quali modalità…
-Eventuale rischio: uso “deviante” delle procedure -> nuovo tipo
di “doping sportivo”?
-Altro rischio di TG in vivo: il vettore raggiunge cellule della linea germinale
(possibile trasmissione del transgene alle generazioni successive)
TERAPIA CROMOSOMICA ?
19 luglio 2013
Nature AOP July 18, 2013
TRAPIANTO D’ORGANO (TX)
AUTOTX – Stesso individuo
(es.emopatie maligne, «clonazione terapeutica-SCNT»)
ISOTX – Stessa specie, individui geneticamente identici
(gemelli MZ)
ALLOTX – Stessa specie, individui geneticamente diversi
(es gemelli DZ, fratelli, donatori)
XENOTX – Specie diverse
(es. Primati-maiale, maiale-uomo [?])
Xenotrapianto renale maiale-babbuino
Xenotrapianti maiale-uomo?
Maiale: ok x dimensioni organi, fisiologia, costi, etica……
(Science, 2003)
….Per ora non proponibile
per potenziali rischi
(es. attivazione di virus
suini latenti?)
NB Protesi valvolari
cardiache biologiche
(maiale): acellulari….
(Science 2002)
Genetic enhancement……?
Cytoplam Transfer
Febbraio 2008
Telomerasi, invecchiamento
e degenerazione……
CONCLUSIONI….per ora
Nonostante la grande mole di studi e ricerche, e le promesse
iniziali, ad oggi la TG (classica) non ha mostrato applicazioni
cliniche efficaci se non in pochi ma importanti casi:
ADA-SCID, LMD (Leucodistrofia Metacromatica), WAS (S.WiskottAldrich)…NB TIGET, S.Raffaele - Telethon
Esistono tuttora ostacoli e rischi, come la scarsa espressione
genica, l’immunogenicità virale, e la possibile mutagenicità da
inserzione…….
Prospettive: terapia cellulare, iPS (cellule staminali indotte),
sdifferenziazione diretta di cellule somatiche….
Trapianto di c.s. in utero (tolleranza immunitaria): beta-tal. SCID,
SCD…..