Download Terapia Génica - Marco Regalia

Luis Alberto Maldonado Torres
Jammer Andrés Molina Cedeño
Andrés Rodríguez Contreras
1. Definición y generalidades
2. Clasificación
4. Vectores
5. Aplicaciones
El concepto de terapia génica resulta de la observación de ciertas
enfermedades
Se define como la aplicación de principios genéticos para el tratamiento
de enfermedades humanas
La terapia génica es el proceso por el cual se inserta material genético en
una célula, con el fin de hacer que esta produzca una proteína normal.
La terapia génica es un método que puede ser usado para el manejo de
trastornos hereditarios, así como de enfermedades adquiridas
El estudio conjunto de todas estas ciencias pretende dar respuesta a las siguientes
preguntas:
• ¿Cuál es la naturaleza del producto génico?
• ¿Es un ácido nucleico?
• ¿ Es una proteína?
• ¿ Es un tipo particular de célula?
• ¿ Es una célula fácilmente accesible?
• ¿ El estado de la enfermedad la deja más o menos accesible?
• ¿ Está la célula en división o no ?
• ¿ Es posible el tratamiento in vivo o ex vivo?
• ¿Es requerida la expresión del gen de forma temporal o permanente?
• ¿Será la célula devuelta tratada?
• ¿Eliminará la célula tratada una aplicación acertada?
• ¿Es necesario el tratamiento de todas las células en un órgano o tejido?
• ¿ Habrá un efecto permanente?
• ¿ Tendrán las células tratadas una ventaja selectiva ?
La terapia génica se erige en la
actualidad médica como una de las
formas más promisorias de terapéutica
pero todavía hace falta encontrar la
respuesta a muchos interrogantes
conceptuales y técnicos para que esta
sea un arma útil contra la amplia gama
de patologías que enfrentamos los seres
humanos
En esencia cambia la
secuencia del genotipo de un
organismo para que tenga
implicaciones fenotípicas.
Las utilidades van desde curar
enfermedades unigénicas hasta
modificar el equilibrio del
sistema inmune, permitiendo la
modulación de la respuesta
contra cualquier antígeno
Agrupa las técnicas en
las que el material
genético se introduce
directamente en las
células del organismo,
sin que se produzca su
extracción ni
manipulación in vitro
Comprende todos
aquellos protocolos en
los que las células a
tratar son extraídas del
paciente, aisladas,
crecidas en cultivo y
sometidas al proceso de
transferencia in vitro
Dirigida a modificar la
dotación genética de las
células implicadas en la
formación de óvulos y
espermatozoides y, por
tanto, transmisible a la
descendencia
Dirigida a modificar la
dotación genética de
células no germinales, es
decir, de las células
somáticas o
constituyentes del
organismo
 Un vector génico es un agente que transfiere información
genética, por algún medio, de un organismo a otro.
 Los vectores son sistemas que ayudan en el proceso de
transferencia de un gen exógeno a la célula
 Facilitan la entrada y biodisponibilidad intracelular
 Se han utilizado una gran variedad de vectores con fines
experimentales, pero todos ellos pueden ser clasificados en:
vectores virales y vectores no virales.
Vectores Virales
 La propiedad más eficientes de los virus es la de integrar los
genes virales dentro del material genético de la célula
infectada y así utilizar la maquinaria celular para reproducir
las partículas virales.
 El avance en el conocimiento de la biología de los virus ha
permitido el uso de esta propiedad para desarrollar virus
que puedan transportar genes de interés terapéutico, o
vectores virales, para terapia genética.
Vectores no virales
 Técnicas que permiten introducir genes terapéuticos sin
necesidad de utilizar virus.
 Bombardeo de partículas
 Inyección directa de ADN
 Liposomas catiónicos
 Transferencia de genes mediante receptores
Retrovirus
 Son virus de ácido ribonucleico (ARN) que contienen la
información genética viral.
 Luego de infectar la célula, el ARN es convertido en ácido
desoxiribonucleico (ADN). El ADN viral se inserta en el
genoma de la célula y de esta manera se convierte en parte
de ella, replicándose cada vez que la célula infectada se
replica
Retrovirus
 El genoma viral es pequeño (aproximadamente 10 kilobases)
y su organización prototípica es muy sencilla, comprendiendo
tres genes que codifican:
o Gag proteína de la cápsida y de la matriz sin actividad
enzimática.
o Pol  la transcriptasa inversa, proteasa e integrasa.
o Env  proteínas de la envuelta del virus
Adenovirus
 Los adenovirus comprenden una gran clase de virus no
desarrollados que contienen ADN lineal de cadena doble.
 No integran su genoma cuando infectan a la célula huésped,
sino que la molécula de ADN permanece libre en el núcleo
celular y se transcribe de forma independiente
 No tienen replicación viral y eliminan la posibilidad de
mutagénesis. El genoma del adenovirus es más grande
(sobre 35 kilobases), y su organización es más compleja que
la de retrovirus.
Adenovirus
 Los adenovirus comprenden una gran clase de virus no
desarrollados que contienen ADN lineal de cadena doble.
 No integran su genoma cuando infectan a la célula huésped,
sino que la molécula de ADN permanece libre en el núcleo
celular y se transcribe de forma independiente
 No tienen replicación viral y eliminan la posibilidad de
mutagénesis. El genoma del adenovirus es más grande
(sobre 35 kilobases), y su organización es más compleja que
la de retrovirus.
Virus Adenoasociados (AAV)
 Es un virus muy pequeño, muy simple, no autónomo, que
contiene ADN lineal de cadena sencilla.
 Requiere la coinfección con adenovirus u otros para
replicarse.
 La organización del genoma es extremadamente simple,
comprendiendo sólo dos genes:
o Rep  proteínas involucradas en la replicación e integración.
o Cap  tres proteínas estructurales víricas.
Virus Adenoasociados (AAV)
 Los vectores de base AAV son extremadamente simples.
 Los extremos del genoma comprenden repeticiones
terminales (TR) de cerca de 145 nucleótidos.
 Contienen sólo las secuencias víricas TR que bordean la
unidad de transcripción de interés.
 El único problema parece ser que la longitud del vector ADN
no puede exceder mucho de la longitud del genoma viral
con 4680 nucleótidos.
Herpesvirus
 El virus presenta un material genético compuesto por ADN
bicatenario lineal de 100 a 250 Kb
 Son virus de ADN capaces de establecer latencia en sus
células huésped.
 Tienen la ventaja de poder incorporar fragmentos de ADN
exógeno de gran tamaño (hasta unas 30 kb)
 Sólo puede llevarse a cabo en pacientes que no hayan sido
infectados previamente por él, pues pueden presentar
inmunidad.
Bombardeo de partículas
 Este se ha mostrado como un método efectivo de transferir
genes tanto in vitro como in vivo .
 En este método físico el plásmido de ADN es primero
revestido sobre su superficie de gotas de 1 a 3 micras de
diámetro de oro o tungsteno.
 Estas partículas son aceleradas por una descarga eléctrica de
un aparato o por un pulso de gas y son " disparadas" hacia el
tejido.
Inyección directa de ADN
 Por este método el ADN o ARN puro circular y cerrado
covalentemente es directamente inyectado dentro del tejido
deseado.
 Es un método simple, económico, y un procedimiento que
no es tóxico comparado con la entrega mediante virus.
 El potencial para llevar largas construcciones de ADN es
también ventajoso.
 Los niveles y persistencia de la expresión de genes es
probablemente demasiado corta (días) .
Liposomas catiónicos
 La técnica se basa en las propiedades de carga eléctrica del
ADN, los lípidos catiónicos y la membrana celular.
 Los lípidos catiónicos son capaces de interaccionar con las
cargas negativas del ADN condensándolo, de modo que el
exceso de cargas positivas permita la interacción
electrostática con las cargas negativas que presenta la
membrana celular.
Transferencia de genes mediante receptores
 Consiste en implantar al transportador unas moléculas que
serán reconocidas por los receptores presentes en el tipo
celular elegido.
 Las
células
absorberán
por
endocitosos
estas
construcciones, generándose endosomas cuyo interior se
acidifica y acaba fusionándose con lisosomas que contienen
enzimas que degradaran su contenido.
Enfermedades Monogénicas Hereditarias
 Un solo gen es el que está alterado de manera que no realiza
correctamente su función.
 Una nueva copia del gen en su “versión” correcta podría ser
introducida en el individuo afectado para substituir el gen
alterado.
Enfermedades Adquiridas
 Como neoplasias o enfermedades infecciosas.
 Enfermedades como Cáncer, SIDA.
Terapia Génica del Cáncer
 Aumento de la respuesta inmune celular antitumoral (terapia
inmunogénica).
 Introducción de genes activadores de drogas dentro de las
células tumorales o terapia de genes suicidas.
 Normalización del ciclo celular.
 Manipulación de las células de la médula ósea.
 Protección de las células normales de los efectos de la
quimioterapia o radioterapia.
Terapia Génica del SIDA
 Aproximaciones tanto in vivo como ex vivo, mediante el
empleo de vectores retrovirales portadores de genes de la
cápside o la envoltura del VIH, como la glicoproteína 120,
siendo los linfocitos T las células diana.
 La introducción de genes que produzcan ribozimas que
degraden el RNA viral.
 La terapia con genes suicidas, similar a la utilizada en la
terapia del cáncer
Factores que condicionan su uso
 Tipo de herencia: Enfermedades Monogénicas son mejores
candidatas que las Enfermedades Multifactoriales.
 Patrón de herencia: Enfermedades recesivas son mejores candidatas
a ser tratadas que las Enfermedades dominantes.
 Naturaleza de la mutación que causa la enfermedad: Enfermedades
que se generan por pérdida de la función son mejores candidatas que
las que se generan como consecuencia de una ganancia funcional.
 Tamaño del gen que se inserta en el vector: Los genes con secuencias
de pequeño tamaño son siempre mejores candidatos.
 Tejido donde se manifiesta la enfermedad: Es mas tratable si es un
tejido cuyas células puedan ser extraídas, cultivadas con facilidad in
vitro, resistentes a la manipulación y reintroducidas sin dificultad en el
organismo.