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26/04/12 Terapia génica! TERAPIA GÉNICA! ! Administración deliberada de material genético! en un paciente con la intención de:! ! !• corregir un defecto genético específico o,! ! !• dotar a las células de una nueva función ! beneficiosa para el paciente! ! Profa. Concha Peiró! Curso 2011-2012! Estrategia general de la terapia génica! MATERIAL GENETICO! VECTOR! CELULA DIANA! ! - Células somáticas! - Células germinales! Lugar de transferencia del material genético! ! - In vivo! Organos! Tumores! ! - Ex vivo! Células de médula ósea! Células sanguíneas! Fibroblastos de piel! ! ! 1 26/04/12 Rutas de administración! ! Material genético transferible (I)! ! 1. Secuencias de ADN codificadoras para proteínas (ADNc)! (Reposición del gen dañado)! ADNc ! Proteína! Traducción! Célula diana! Ej.: Enfermedades monogenéticas (defecto genético único):! Inmunodeficiencia combinada severa, hemofilia, fibrosis quística.! Material genético transferible (II)! ! Material genético transferible (III)! ! 3. Oligonucleótidos antisentido! (Inhibición de la traducción)! 2. Tríplices o ADN triplex! (Inhibición de la transcripción)! Transcripción! Transcripción! ADN! ADN! ARNm Traducción! Traducción! ! Proteína ARNm ! Proteína ! ! ! Ej.: Gliosis astrocítica! (sobreexpresión de proteína gliar fibrilar ácida)! Infecciones víricas! Ej: reducción de la expresión de oncogenes! 2 26/04/12 Material genético transferible (IV)! ! Material genético transferible (V)! ! 4. Ribozimas! (Destrucción de ARNm)! ARNm patogénico! 5 ! 3 ! 5 ! 3 ! Ribozima hammerhead ! 3 ! 5. siRNA (small interference RNA) ! → destrucción de ARNm específico! 5 ! 3 ! 5 ! Andrew Z. Fire! Craig C. Mello! Rotura de ARNm! 5 ! 3 ! 3 ! 5 ! Premio Nobel de Medicina, 2006! Reutilización! por el descubrimiento del ARN de interferencia y del silenciamiento génico por ARN de doble cadena”! Degradación del ARNm! Ej: infecciones virales! Vectores de transferencia! ! Dicer → endoribonucleasa! Formación de fragmentos de dsRNA! ! Características del vector ideal:! ! ! ! • Fácil producción y purificable a altas concentraciones ! • Especificidad para la célula diana! Formación del complejo proteico RISC! (RNA-induced silencing complex)! Degradación de una cadena → ssRNA! • No reconocible por el sistema inmune del paciente! • Expresión del gen en cantidades suficientes, durante! el tiempo necesario y con una regulación adecuada! • Inocuidad para el paciente y para el medio ambiente! Reconocimiento y degradación de ARN complementario! ! Bloqueo de la síntesis de proteínas! 3 26/04/12 Vectores de transferencia! ! Vectores no virales! !• ADN desnudo/plásmidos! • Liposomas! ! Vectores virales! !• Retrovirus! !• Lentivirus! !• Adenovirus! !• Virus adenoasociados! !• Herpesvirus! !• Otros! ! Vector Capacidad kB Célula huésped Duración Desventajas Adenovirus <7,5 Amplio rango Transitorio Inmunogenici dad Retrovirus <8 Célula en división Estable Riesgo de mutación Lentivirus <8 Amplio rango Estable Riesgo de mutación Herpesvirus 20-30 Neuronas Estable Citotoxicidad Liposomas >10 Amplio rango Transitorio Eficacia limitada (pero baratos) 4 26/04/12 Ensayos abiertos en España: n=10 (~ 0,9 % del total)! cáncer! cáncer! Parkinson! →neurturina! infección viral! cáncer! cáncer! infección viral! infección viral! cáncer! cáncer! http://www.wiley.co.uk/genmed/clinical/ Enfermedades diana de la terapia génica! ! Enfermedades hereditarias! (defecto genético único)! ! ! Enfermedades adquiridas! • Cáncer! • Enfermedades infecciosas (infecciones virales)! • Enfermedades cardiovasculares! • Enfermedades neurodegenerativas! • Otras enfermedades! 5 26/04/12 Enfermedades monogenéticas! ! -Inmunodeficiencia combinada severa Enfermedades monogenéticas! ! Hemofilia severa A ! ! (N Engl J Med 344: 1735-1742, 2001) Material genético: gen del factor VIII ! + promotor de fibronectina! Célula diana: fibroblastos de piel! Transferencia: ex vivo! Vector: no vírico (plásmido)! Vía administración: abdominal! ! ! 1er ensayo de terapia génica en humanos (1990)! Material genético: gen adenosin deaminasa (ADA)! Célula diana: linfocitos T! Transferencia: ex vivo! Vector: retrovirus! Vía de administración: médula ósea! Nº pacientes: 2! ! ! Fibrosis quística ! (Hum Gene Ther 8: 15-25, 1997)! Material genético: gen CFTR! Célula diana: epitelio de vías respiratorias! Transferencia: in vivo! Vector: adenovirus! Vía administración: intrabronquial (aerosol)! ! Enfermedades cardiovasculares! ! Cáncer (I)! Enfermedad coronaria (Hum Gene Ther 11: 263-270, 2000) ! Material genético: VEGF! Célula diana: endotelio arterial! Transferencia: in vivo! Vector: adenovirus! Vía administración: intra-arterial! ! - Restauración de genes supresores de tumores! Enfermedad vascular periférica (Mol. Ther 6: 127-13, 2002).! Material genético: VEGF! Célula diana: endotelio arterial! Transferencia: in vivo! Vector: adenovirus! Vía administración: intra-arterial! ADNc Proteína ! ! p53 ! p16 ! E1A! E1B! BRCA-1 !! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !cáncer de pulmón, cáncer de vejiga! !cáncer de próstata ! !cáncer de ovario! !cáncer de cuello y cabeza! !cáncer de mama, cáncer de ovario! ! 6 26/04/12 Cáncer (II)! Cáncer (IV)! - Reducción de sobreexpresión de oncogenes! - Incremento de inmunogenicidad tumoral! IL-12! HLA-B7! ! Transcripción! IL-12! Traducción! Y! HLA-B7! ARNm! ADN! c-fos/c-myc IGF-1 ! TGFβ ! ! ! EGFR ! K-ras! ! ! ! ! ! Estimulación del! sistema inmunitario! del paciente! Proteína! !cáncer de mama ! !glioblastoma! !glioma maligno!! !cáncer de pulmón! !carcinoma escamoso de cuello y cabeza! Cáncer (V)! Material genético: IL-12! Célula diana: células tumorales! (carcinoma colorectal, pancreático y hepatocelular)! Transferencia: in vivo! Vector: adenovirus! Vía administración: intratumoral! Nº pacientes:24! Otras enfermedades! - Introducción de genes suicidas ó protocolos enzima/profármaco! HSV-tk! citosina-deaminasa! ! Ganciclovir! Y! Ganciclovir (activo)! 5-fluorocitosina! Y! Material genético: HSV-TK! Célula diana: células tumorales (glioblastoma)! Transferencia: in vivo! Vector: retrovirus! Vía administración: intratumoral! Nº pacientes:9! 5-fluorouracilo! !Enfermedad ! ! !Gen! ! Enfermedad de Alzheimer ! !Factor de crecimiento nervioso (NGF)! ! Enfermedad de Parkinson ! !Glutamato descarboxilasa! ! Esclerosis lateral amiotrófica !Factor neurotrófico ciliar (CNTF)! ! Alteraciones óseas/fracturas !Hormona paratiroidea! ! Anemia de enfermedad renal !Eritropoyetina (EPO)! terminal !! ! ! !! Artritis reumatoide! ! ! !Antagonista del receptor! ! ! ! ! ! ! !de interleukina-1 (ILRa)! ! !! 7 26/04/12 Fomivirsen! ! 5'-GCG TTT GCT CTT CTT CTT GCG-3' Perspectivas de la terapia génica! - Actualmente: experimental! ! ! • Oligonucleótido antisentido frente al mRNA de la proteína IE2 (necesaria para producir CMV infectivos) • Unico fármaco basado en terapia génica aprobado por la FDA en 1998 (no comercializado en España • Indicación: retinitis por CMV (pacientes con VIH) • Administración: inyección intraocular • Efectos adversos: visión borrosa inflamación e irritación ocular Perspectivas de la terapia génica! - Reto: obtener vectores con alta eficiencia y seguridad! ! - Respeto de aspectos éticos y sociales ! 8
