LA TERAPIA GENICA Da oltre quindici anni i geni vengono impiegati per produrre, con tecniche biotecnologiche, proteine pure che si utilizzano come biofarmaceutici (insulina, ormone della crescita, fattori di coaugulazione del sangue, eritropoietina etc.). LA TERAPIA GENICA è una tecnologia medica nella quale il DNA è direttamente utilizzato come una sostanza farmaceutica. Con questa tecnica, i geni o frammenti di questi vengono inseriti nel corpo umano con lo scopo di prevenire, trattare o curare una malattia. Il trasferimento del gene nell'organismo umano viene ottenuto tramite vettori non virali oppure di origine virale. La difficoltà maggiore che si incontra nel trasferimento del gene è il raggiungimento di un livello di efficienza sufficiente. La terapia genica può potenzialmente curare molte malattie o disfunzioni sia genetiche che acquisite. Le sperimentazioni cliniche della terapia genica hanno avuto inizio nel 1990. Fino ad oggi ne sono state fatte circa 200 che hanno coinvolto circa 3.000 pazienti. Alcune di queste sperimentazioni sono state condotte o sono attualmente in corso in Svizzera. Tuttavia i risultati ottenuti finora, sono strettamente sperimentali. Ulteriori domande e bibliografia sull'argomento: Che cosa significa terapia genica? Quali malattie possono essere trattate con la terapia genica? Quali vettori di trasferimento genico vengono attualmente utilizzati? E' stata provata l'effettiva efficacia della terapia genica? La terapia genica è necessaria? Una recente pubblicazione sull'argomento "medicina molecolare" (in francese) Collegamenti ad altri siti sulla terapia genica GLOSSARIO .Gene Un segmento di DNA che esplica una funzione specifica (per esempio: il gene per l'insulina). L'informazione codificata da un gene viene inizialmente trascritta sull'RNA messaggero e successivamente tradotta in proteine. Proteina Una molecola costituita da una sequenza di aminoacidi (costituenti fondamentali delle proteine). Le proteine possono essere strutturali oppure funzionali. In una cellula ci sono almeno 5.000 tipi di proteine, ogni tipo è presente all'interno della cellula in grande numero (da 10.000 a 1.000.000 molecole). Biotecnologia Nella concezione moderna è una procedura attraverso la quale microorganismi o colture cellulari modificate geneticamente vengono utilizzate per produrre un'importante sostanza biologica come anticorpi, vaccini, fattori di crescita, ormoni, enzimi. Biofarmaceutici Proteine prodotte utilizzando procedure biotecnologiche. Essi vengono applicati iniettandoli direttamente nell'organismo. Esempi: interferone (per il trattamento di cancro, infezioni etc.), antitripsina (per il trattamento dell'infarto), ormone della crescita (per il trattamento di vari stati patologici), insulina (per la cura del diabete), eritropoietina (per trattare stati anemici) DNA Acido desossiribonucleico. Contiene l'informazione genetica nella forma di sequenze di basi azotate (o nucleotidi). Basi Unità costituenti il DNA: Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C), Timina (T). Il linguaggio genetico è determinato da queste quattro basi. Prevenzione Per esempio: vaccinazione. Esponendo l'organismo a proteine estranee (antigeni batterici o virali) si stimola la risposta immunitaria contro quell'antigene. Oggi si prevede che si possa attuare un numero crescente di vaccinazioni mediante trasferimento genico. Trattamento La terapia che si attua per alleviare i sintomi di una malattia senza tuttavia curarla. Per esempio: riduzione del dolore, riabilitazione alla locomozione, rallentamento di una degenerazione progressiva, accelerazione di un processo di guarigione naturale o determinato da terapie consuete. Guarigione Sradicamento della causa della malattia e ristabilimento totale delle normali funzioni fisiologiche dell'organismo. Per esempio: utilizzazione di antibiotici per combattere le infezioni. Tasferimento genico Tecnica con la quale geni purificati vengono trasferiti in cellule o tessuti. Il trasferimento richiede un vettore che sia in grado di trasportare il gene all'interno del nucleo da dove questo possa essere espresso. Efficienza L'efficienza del trasferimento genico dipende dal vettore che si utilizza e dal "target" del sistema. Quando si trasfetta una coltura cellulare (cioé cellule cresciute in capsule petri) utilizzando dei vettori chimici (liposomi, sostanze policationiche, precipitati di calcio fosfato etc.) si ottiene un'efficienza di trasfezione nell'intervallo tra 0.1% e 10% del totale delle cellule trasfettate. Quando il trasferimento genico viene fatto su tessuti, l'efficienza decresce di circa cento volte. Se si utilizzano vettori virali l'efficienza varia dal 10% al 100%, sia in colture cellulari che in tessuti. Vettore Il veicolo che trasporta il gene nella cellula: esistono vettori fisici (microiniezione, pressione, elettroporazione, "bombardamenti con microproiettili"); vettori chimici (liposomi, trasportatori cationici, particelle di sali insolubili); vettori biochimici: complessi di DNA e proteine che vengono fagocitati nella cellula; vettori biologici: molecole che vengono inserite in particelle virali. Vettori virali Virus creati biotecnologicamente in cui la sequenza genetica è stata modificata al fine di inserire geni terapeutici o marcatori. Questi virus possono replicarsi solo in condizioni create artificialmente in laboratorio: i vettori virali crescono dentro cellule speciali, dette cellule di impacchettamento, e non sono in grado di replicarsi in altri tipi cellulari. Esempi: adenovettori ricombinanti, vettori HIV ricombinanti. Virus Un agente infettivo con dimensioni da 1.000 a 10.000 volte inferiori a quelle di una cellula. Esso necessita di entrare in una cellula per replicarsi, generando cosi' nuovi virus che potranno infettare altre cellule e così via. Esempi: virus dell'influenza, virus dell'herpes, virus dell'AIDS. Vettori non virali Sostanze chimiche contenenti DNA capaci di entrare nella cellula secondo diverse modalità (per endocitosi o attraverso dei trasportatori). Allo stato attuale i vettori non virali sono1.000 volte meno efficienti dei vettori virali. Sperimentazione clinica Una forma di sperimentazione che coinvolge direttamente l'uomo. La sperimentazione clinica viene preceduta dalla sperimentazione pre-clinica in cui si verifica sugli animali la tossicità dei composti utilizzati. La sperimentazione clinica viene avviata nel rispetto di rigorose leggi che rispondono ad esigenze etiche e di sicurezza del paziente. Le sperimentazioni cliniche vengono condotte in tre fasi: nella Fase I (che coinvolge un numero limitato di pazienti) si sottopone a test la risposta dell'organismo umano all'assunzione della sostanza; nella Fase II (alcune centinaia di pazienti) si osserva l'effetto della sostanza aumentandone gradatamente le dosi; nella Fase III (fino a diverse migliaia di pazienti) si verifica l'effetto di un farmaco confrontando pazienti che lo assumono con pazienti che non lo assumono. GT in Svizzera Alcuni dati recenti sono presentati nella pubblicazione Médecine Moléculaire di S. Rusconi, 1999. . Cosa significa terapia genica 'somatica'? Il termine "somatico" viene contrapposto al termine "germinale". Se si trasferisce un gene ad una linea cellulare germinale, la modifica che si apporta al genoma verrà trasmessa alle generazioni successive attraverso le stesse cellule germinali (spermatozoi e ovuli). Attualmente è impossibile controllare completamente le alterazioni genetiche che vengono apportate da un trasferimento genico, di conseguenza si rischia di provocare delle anomalie fisiologiche che verrebbero trasmesse alle generazioni successive; inoltre, l'alterazione di materiale genetico ereditabile pone una serie di interrogativi dal punto di vista etico e morale. Per queste ragioni, la modificazione genetica di linee cellulari germinali non viene considerata una strategia adottabile, e la sua sperimentazione clinica e' vietata in Svizzera come in quasi tutti gli altri paesi del mondo. Con il trasferimento genico su linee cellulari somatiche, si modifica il genoma di tessuti (muscoli, polmoni, cervello, ossa, reni, cuore etc.), senza che questa modificazione venga trasmessa alla generazione successiva; l'alterazione genetica riguarda esclusivamente il paziente su cui è stata realizzata. Ciò non significa che tale terapia sia priva di rischi. Ora si sta studiando quali possano essere le complicazioni derivanti dell'inserzione casuale di un gene estraneo nel genoma; secondo il vettore che si utilizza i rischi possono essere più o meno elevati, determinando così le indicazioni e le contro-indicazioni di un dato trattamento. . Quali malattie possono essere trattate con la terapia genica? In linea teorica, tutte le malattie possono essere trattate attraverso interventi sull'espressione genica. Comunemente, si pensa che la terapia genica sia utile per guarire malattie ereditarie quali: distrofia muscolare fibrosi cistica emofilia diabete di tipo I malattie metaboliche (fenilchetonuria) anomalie fisiologiche (mucopolisaccaridosi, sindrome di Gaucher etc.) In realtà con questa terapia possono essere trattate anche malattie che colpiscono chi è geneticamente predisposto, ma che dipendono fortemente da fattori ambientali, come : cancro malattie cardiovascolari malattie neurodegenerative (morbo di Alzheimer, morbo di Parkinson etc.) Infine la terapia genica può trattare anche malattie acquisite quali: Traumi di vario tipo (fratture ossee, ferite, ustioni) Ischemie (necrosi dei tessuti causate da un'interruzione dell'apporto sanguigno) Infezioni