Terapia Genica

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Terapia Genica

• E una tecnica per correggere geni difettosi
• Ci sono tre approcci
• Un gene normale e inserito per correggere un
  gene non funzionale
• Un gene anormale scambiato per un gene normale
• Cambiare la regolazione di un gene

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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

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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 ?

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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

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Picture ?

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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

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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 lintegrasi
• Lintegrasi 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

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Adenoviruses

• Hanno un genoma di dsDNA che causa infezioni
  respiratorie, intestinali e oculari
• Il DNA inserito non e incorporato nel genoma
  dellospite
• Quindi non si replica ?
• Si deve reinserire quando le cellule si dividono
• Es. Raffeddore comune

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Adenovirus cont.

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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 dellemofilia
  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

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Herpes Simplex Viruses

• Virus con dsDNA che infettano I neuroni
• Ex. Herpes simplex virus type 1

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Non-viral Options

• Introduzione diretta di DNA
• Solo in certi tessuti
• Richiede molto DNA
• Uso di liposomi
• Legare il DNA a molecole riconosciute da
  specifici recettori
• 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?

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• 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

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Gene therapy is very much in its infancy

• Lostacolo principale rimane la mancanza di
  metodi efficaci per inserire DNA nelle cellule.
• Questo e il motivo del successo limitato nei
  trials clinici.

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Gene Therapy
Figure 19-20
Figure 19-21
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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).
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• Future development for CNS cancer gene therapy
• Genetic immunotherapy using combinations of
  cytokines and/or co-stimulators 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)

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Recent Developments

• Genes get into brain using liposomes coated in
  polymer call polyethylene glycol
• potential for treating Parkinsons disease
• RNA interference or gene silencing to treat
  Huntingtons
• 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

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(No Transcript)