Terapia Genica
• E’ una tecnica per correggere geni difettosi
• Ci sono tre approcci:
1. Un gene normale e’ inserito per correggere un
gene non funzionale
2. Un gene anormale scambiato per un gene
normale
3. Cambiare la regolazione di un gene
The Beginning…
• Negli anni 80, gli scenziati iniziarono a
pensare alla terapia genica
– Inserirono un gene umano in cellule batteriche
– I batteri iniziarono a produrre la proteina umana
– Poi inserirono la proteina in cellule umane
The First Case
• The first gene therapy was performed on
September 14th, 1990
– Ashanti DeSilva was treated for SCID
• Sever combined immunodeficiency
– Rimossero I globuli bianchi, inserirono il gene
mancante e riiniettarono le cellule nel torrente
sanguigno.
– Questo rinforzo’ il sistema immunitario
– Funziono’ solo per pochi mesi
How It Works
• Un vettore veicola il gene nelle cellule
bersaglio
• Le cellule bersaglio sono infettate con il
vettore virale
• Il materiale genetico del vettore e’ inserito
nel genoma delle cellule bersaglio
• Il gene terapeutico codifica per proteine che
ristabiliscono la normale funzione
Picture
Viruses
• Si replicano inserendo il loro DNA nella
cellula ospite
• La terapia genica li puo’ usare per inserire
geni che codificano per la caratteristica
desiderata
• Quattro tipi:
Retroviruses
•
creano DNA a doppio filamento dal genoma a RNA
–
–
i retrovirus goes usano la trascrittasi inversa per convertire il loro
genoma a RNA in DNA
Quindi si integra nel genoma della cellula ospite usando
l’integrasi
•
•
L’integrasi integra il DNA non in punti specifici
Puo’ causare mutagenesi inserzionale
–
–
Se viene distrutto un gene che controlla il ciclo cellulare si puo’
sviluppare un tumore
vectors used are derived from the human immunodeficiency
virus (HIV) and are being evaluated for safety
Adenoviruses
• Hanno un genoma di dsDNA che causa
infezioni respiratorie, intestinali e oculari
• Il DNA inserito non e’ incorporato nel
genoma dell’ospite
• Quindi non si replica
– Si deve reinserire quando le cellule si
dividono
• Es. Raffeddore comune
Adenovirus cont.
Adeno-associated Viruses
•
•
•
•
Adeno-associated Virus- hanno un piccolo genoma ssDNA che
inseriscono in un punto specifico del cromosoma 19
Dalla famiglia dei parvovirus non si conoscono malattie causate e
non suscitano la risposta immunitaria
Il gene e’ sempre acceso, quindi la proteina e’ sempre espressa anche
se non serve
E’ stata usata per il trattamento dell’emofilia: vettore contenente il
fattore IX
–
Study by Wilson and Kathy High (University of Pennsylvania), patients
have not needed Factor IX injections for more than a year
Herpes Simplex Viruses
• Virus con dsDNA che infettano I neuroni
• Ex. Herpes simplex virus type 1
Non-viral Options
•
Introduzione diretta di DNA
–
–
•
•
Uso di liposomi
Legare il DNA a molecole riconosciute da specifici recettori
–
–
•
Solo in certi tessuti
Richiede molto DNA
DNA e’ incapsulato dalle membrane cellulari
Poco efficace
Provare a introdurre un 47esimo cromosoma
–
–
–
Esisterebbe insieme agli altri 46
Potrebbe portare molte informazioni
Come introdurlo attraverso le membrane?
• Tutti gli studi clinici hanno introdotto un nuovo
gene piuttosto che correggere il difettoso;
• Tutti I protocolli clinici hanno introdotto geni in
cellule somatiche piuttosto che in quelle
germinali;
Gene therapy is very much in its infancy
• L’ostacolo principale rimane la
mancanza di metodi efficaci per
inserire DNA nelle cellule.
• Questo e’ il motivo del successo
limitato nei trials clinici.
Gene Therapy
Figure 19-20
Figure 19-21
Gene Therapy
Treatment of SCID (severe combined immunodeficiency). SCID affects the
maturation of immune cells that develop in bone marrow. SCID sufferers lack the
enzyme ADA (adenosine deaminase).
16
Future development for CNS cancer gene therapy
•
Genetic immunotherapy using combinations of cytokines and/or costimulators might prove to be more effective than the current suicide gene or
detective HSV approaches;
•
Antisense oligonucleotides that block the production of growth factors for
either tumor cells themselves (e.g. GDNF) or the tumor vasculature (e.g.
Vascular endothelial growth factor-VEGF)
•
Apoptosis-inducing genes (e.g. The P53-encoding gene, TP53)
•
Cell cycle-dependent kinase inhibitor genes (e.g. CDKN2A, also known as
P16)
Recent Developments
• Genes get into brain using liposomes coated in polymer
call polyethylene glycol
– potential for treating Parkinson’s disease
• RNA interference or gene silencing to treat Huntington’s
– siRNAs used to degrade RNA of particular sequence
– abnormal protein wont be produced
• Create tiny liposomes that can carry therapeutic DNA
through pores of nuclear membrane
• Sickle cell successfully treated in mice
