genetica

CORSO INTEGRATO DI GENETICA E BIOLOGIA MOLECOLARE
GENETICA
aa 2015/16
Alberto Turco
Lezioni 59 e 60
17.12.15
TRATTAMENTO DELLE
MALATTIE GENETICHE
Livelli e strategie di intervento nel trattamento delle malattie genetiche
Beta-talassemia
SCID
Falcemia
Emofilia A
PKU
(Thompson &Thompson, 2016)
Modalità di trattamento ed efficacia clinica nelle
malattie genetiche metaboliche (difetto noto)
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
Trattamento malattie genetiche:
manipolazione metabolica
Trattamenti molecolari delle malattie genetiche
Trattamento m.genetiche a livello della proteina mutata
Ivacaftor nella fibrosi cistica
Deficit di ADA – SCID (Severe Combined ImmunoDeficiency)
ERT Enzyme Replacement Therapy (Beta—glucocerebrosidasi) – M.di Gaucher tipo 1
Trapianto di cellule staminali emopoietiche: BMT e gene transfer Malattie da accumulo lisosomiali
Trattamento m.genetiche – Modificazioni del genoma o dell’espressione genica
Modulazione (farmacologica) dell’espressione genica
Decitabina: inibizione
DNMT (metiltransferasi)
-> ipometilante
«Exon skipping» nella Distrofia muscolare di Duchenne
Terapia genica (somatica) TGS – Gene transfer
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
TGS – 2 modi per trasferire un gene (transgene)
nel paziente
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)
Esempi di TGS nell’uomo
MLD: follow up clinico (RM cerebrale) dopo terapia genica
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 SOMATICA
UNA DELLE PRIME APPLICAZIONI
NELL’UOMO
Science, Giugno 2002
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)
Scienza vera e spazzatura
Terapia genica: una storia controversa
Febbraio 2005
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)
Nobel 2007
per la Medicina
Mario Capecchi
Prof Mario Capecchi
Prospettive e potenziali ricadute per la
terapia genica…..
Nobel per la Medicina 2006 e 2007:
silenziamento genico e “gene targeting”
Maggio 2008
La rivoluzione nell’ingegneria genomica
Baltimore, MD
Genome Editing
Human Genome Editing: gli aspetti bioetici
L’unico articolo pubblicato su human genome editing (zigoti non vitali)
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?
(Science, 2003)
….Per ora non proponibile
per potenziali rischi
(es. attivazione di virus
suini latenti?)
NB Protesi valvolari
cardiache biologiche
(maiale): acellulari….
(Science 2002)
Il doping genetico…..
Genetic enhancement……?
Cytoplasm transfer – malattie mitocondriali)
Consulta di Bioetica e donazione di citoplasma
Prospettive della Terapia Genica
Ad oggi sono stati intrapresi nel mondo quasi 2mila trials clinici di TG
Circa 2/3 riguardano tumori
Circa 180 riguardano malattie monogeniche
Nonostante siano poche le malattie trattate finora, il successo ottenuto giustifica
un moderato ottimismo nella comunità scientifica