BIOTECNOLOGIE MEDICHE APPLICAZIONI APPLICAZIONI 1 - PROTEINE TERAPEUTICHE o FARMACI BIOTECNOLOGICI I - con attività enzimatica o regolatoria II - con attività di targeting specifico (ANTICORPI MONOCLONALI) III - vaccini ricombinanti 2 - CELLULE STAMINALI – MEDICINA RIGENERATIVA 3 -TERAPIA GENICA PROTEINE TERAPEUTICHE Proteine che sono ingegnerizzate in laboratorio per essere utilizzate come farmaci Rimpiazzare la mancanza patologica di una proteina (enzimi, fattori del sangue) Rafforzare il sistema immunitario, contro cellule tumorali o infezioni (vaccini-anticorpi monoclonali) Più di 250 in commercio, più di 400 in trial clinico Gruppo I Proteine con attività enzimatica o regolatoria Rimpiazzare una proteina carente o non funzionale Classiche proteine terapeutiche Utilizzate nel trattamento di malattie metaboliche o malattie genetiche che portano a carenza di una proteina TECNOLOGIE DEL DNA RICOMBINANTE Inserimento di un gene d’interesse (es. gene umano che codifica per la proteina da produrre come farmaco), in un organismo ospite, fatto poi crescere in un fermentatore industriale per produrre la proteina che viene poi estratta e purificata in grandi quantità. INSULINA: nel trattamento del diabete mellito Diabete: malattia caratterizzata da un alto e anormale tasso di zuccheri nel sangue, causato dalla carenza di insulina o resistenza alla sua azione Insulina: prima proteina terapeutica ricombinante ad entrare in commercio, nel 1982 Fattori di Coagulazione nel trattamento dell’emofilia Emofilia: malattia genetica ereditaria che causa problemi nell’aggregazione piastrinica e nei processi di coagulazione Fattori di coagulazione: I fattori VIII e IX della coagulazione possono essere ripristinati negli emofilici Eritropoietina ricombinante Anemia e sindrome mieloplastica: presenti spesso nel caso di trattamenti chemoterapici che colpiscono le cellule del midollo osseo Eritropoietina: ormone secreto dai reni che stimola la produzione di eritrociti da parte del midollo osseo Gruppo II Proteine con attività di targeting specifico Interferire con una specifica molecola o meccanismo Sfruttano la fine specificità di legame degli ANTICORPI MONOCLONALI usate nel trattamento di patologie infiammatorie o tumori ANTICORPI MONOCLONALI Anticorpi prodotti da un singolo clone di linfociti B e pertanto del tutto identici nella loro regione variabile (quella che riconosce l’antigene). Gli anticorpi monoclonali quindi riconoscono un’unica regione della proteina bersaglio (epitopo) e risultano essere altamente specifici. Proteine terapeutiche di classe II Nel trattamento di leucemie B e dei linfomi non Hodcking: RITUXIMAB: Lega la proteina CD20 espressa sui linfociti B. Il legame stimola la risposta immunitaria. Nel trattamento di asma irresponsiva a normali trattamenti: OMALIZUMAB: lega il recettore di mastociti e basofili nei polmoni, riducendo il rilascio di mediatori infiammatori Gruppo III Vaccini Ricombinanti Protezione contro agenti esterni patogeni Sfruttano le caratteristiche immunogeniche delle proteine per l’applicazione come profilassi nella protezione di agenti esterni. VACCINI Vaccini “classici”: - microrganismi uccisi - microrganismi vivi attenuati - tossoide Vaccini RICOMBINANTI: purificazione mediante tecnologia del DNA ricombinante della principale proteina immunogena del patogeno , cioè di quella proteina che nell’ospite porta alla produzione di anticorpi specifici contro il patogeno. - virali (proteina del capside o dell’envelope) - batterici (proteine di adesione o tossine modificate Esempi di vaccini proteici Vaccino per Epatite B: creato producendo con la tecnica del DNA ricombinante gli antigeni di superficie del virus, delle proteine non infettive che scatenano la reazione immunitaria. Vaccino per HPV (human papilloma virus): recentemente approvato, sfrutta proteine del capside per dare protezione contro il virus e anche contro il tumore alla cervice correlato. Vaccino Antipertosse: creato producendo con la tecnica del DNA ricombinante un ceppo di Bordetella Pertussis capace di produrre una tossina antigenicamente identica a quella del ceppo patogeno ma priva di tossicità. MEDICINA RIGENERATIVA- CELLULE STAMINALI MEDICINA RIGENERATIVA : branca della medicina il cui obiettivo è portare al recupero permanente dei tessuti e degli organi danneggiati sfruttando le potenzialità rigenerative delle CELLULE STAMINALI. Caratteristiche delle cellule staminali: (a) l’autorinnovamento (o selfrenewal), ossia la proprietà per la quale le cellule sono in grado di riprodurre se stesse (b) il potenziale differenziativo, inteso come la capacità di una singola cellula di dare origine a una progenie che comprende differenti tipi cellulari (c) capacità di generare tutte le cellule del tessuto in cui si trova per l’intera durata della vita dell’organismo. 3 STAMINALI Staminali EMBRIONALI Staminali ADULTE Staminali PLURIPOTETINTI INDOTTE (iPS) STAMINALI CORNEALI La trasparenza della cornea è indispensabile per una corretta capacità visiva e dipende dalla mancanza di vascolarizzazione dello stroma e dall’integrità dell’epitelio corneale. Il rinnovamento e la riparazione della cornea dipendono dalle cellule staminali presenti nel limbus, che si trova in una ristretta zona tra la cornea e la congiuntiva. Ustioni oculari, termiche o chimiche, possono distruggere il limbus, causando un deficit di cellule staminali limbari. Se questo accade, la cornea viene ricoperta da un diverso epitelio attraverso l’invasione di cellule della congiuntiva. Tale processo comporta neovascolarizzazione, infiammazioni croniche e ferite nello stroma, con conseguente opacizzazione della cornea e perdita della capacità visiva. In presenza di tale quadro clinico, il tradizionale trapianto allogenico di cornea (chertoplastica) è destinato all’insuccesso. Holoclar® Centro di Medicina Rigenerativa di Modena “Stefano Ferrari” Gruppo Prof.ssa Pellegrini Holoclar® è un prodotto di ingegneria dei tessuti per terapie avanzate consistente in un epitelio corneale umano autologo ricostruito ex-vivo contenente cellule staminali, indicato per la ricostruzione della superficie corneale in pazienti con mancanza di cellule staminali limbari dovuta ad ustioni oculari. Il principio attivo di Holoclar® è rappresentato dalle cellule staminali epiteliali in esso contenute che, una volta attecchite, rigenerano in modo permanente l’epitelio corneale ripristinandone la piena funzionalità e consentendo così il recupero della capacità visiva. TERAPIA GENICA Nel caso di malattie genetiche, le cellule staminali richiedono la correzione del difetto genetico prima della loro applicazione clinica (terapia genica). Direct delivery - in vivo Il transgene viene somministrato per via sistemica e.v. nel corpo del paziente • cellule e tessuti poco accessibili scarsa efficienza di trasduzione Cell-base del. - ex vivo Le cellule bersaglio sono prelevate dal paziente, modificate geneticamente in laboratorio e reintrodotte nello stesso individuo • no problemi immunologici • efficienza delle metodiche di trasduzione in vitro 2002 ADA-SCID L'ADA-SCID è una rara patologia autosomica recessiva che appartiene al gruppo delle Sindromi di Immunodeficienza Severa Combinata, malattie in cui il sistema immunitario è gravemente compromesso. In passato questi bambini erano costretti a vivere isolati dal mondo e in ambienti con aria filtrata per sopravvivere ("bambini bolla"). La malattia è causata dall'alterazione del gene ADA, che permette la produzione di un enzima importante per la maturazione e la funzionalità dei linfociti T. 2006 Epidermolisi Bollosa Epidermolisi Bollosa (EB) : un gruppo di difetti genetici di adesione caratterizzati da un’estrema fragilità degli epiteli di rivestimento, tra cui pelle e mucose, che sono soggetti alla formazione di bolle e lesioni che costringono i pazienti a lunghe e dolorose medicazioni quotidiane. L’EB è una patologia devastante, altamente deturpante e caratterizzata dalla formazione di ferite continue, che compromette severamente la qualità della vita dei pazienti e nel mondo colpisce circa 500.000 persone Terapia genica ex-vivo per la forma Laminina 5-dipendente dell’Epidermolisi Bollosa Giunzionale (JEB) mediante trapianto autologo di lembi di pelle ottenuti da cellule staminali epidermiche geneticamente corrette. Centro di Medicina Rigenerativa di Modena “Stefano Ferrari” Gruppo Prof. de Luca
