Terapia Genica

Insieme di procedimenti atti a a curare o ad alleviare una malattia modificando geneticamente le cellule dei pazienti.

Può essere in vivo o ex vivo

Terapia genica

Vantaggi teorici della terapia genica

• Correzione radicale dei difetti

• Possibilità di agire su meccanismi molecolari per i quali risulta estremamente difficile sviluppare farmaci specifici

• Vantaggi economici (se fosse permanente eviterebbe la necessità di trattamenti ripetuti)

Limitazioni della terapia genica

•Rischio troppo elevato in presenza di terapie alternative

• Mancanza di efficacia dovuta a problemi tecnici (inefficiente trasferimento genico, inattivazione del gene terapeutico)

• Costi elevati

• Alto rischio di effetti indesiderati (espressione non regolata, mutagenesi inserzionale, passaggio delle modifiche alla linea germinale)

Attuali problemi tecnici della terapia genica

• Efficienza di trasferimento genico

• Selettività del sistema di trasferimento

• Espressione instabile nel tempo

• Espressione non regolata

• Reazioni del sistema immunitario

•Possibili interferenze con il genoma (mutagenesi inserzionale)

• Problemi etici

• Malattia pericolosa per la vita, ma dagli effetti potenzialmente reversibili.

• Gene clonato.

• Disponibile sistema di trasferimento genico efficiente per le cellule affette, che garantisca espressione stabile nel tempo.

• Non richiesta regolazione precisa del gene in questione.

Quando si può pensare di curare una malattia con la terapia genica allo stato attuale?

Incremento della dose genica

Strategie terapeutiche

Inibizione mirata dell’espressione genica

Strategie terapeutiche

Strategia utile per le patologie causate dalla presenza di mutazioni ad effetto dominante o dominante negativo.

siRNA

Uccisione diretta di cellule patologiche(in genere tumorali)

Strategie terapeutiche

Virus oncolitico

Gene che codifica un oncosoppressore

Uccisione di cellule patologiche mediata dal sistema immunitario (tumori)

Strategie terapeutiche

Terapia genica del cancro: potenziamento della risposta immune

Principali malattie oggetto di studio per la terapia genica:

Malattie Deficit Incidenza Cellule bersaglio

GENETICHE

SCID

Adenosina deaminasiIL-2R gamma

Rara Midollo osseoLinfociti T

Emofilia A e B Fattori VIII o IX 1:10,000 maschi Fegato, musc.

Ipercolesterolemia familiare Recettore per LDL 1:1,000,000 Fegato

Fibrosi cistica Gene CFTR 1:3,000 caucasici Vie resp.

Emoglobinopatie (tal., SCA) Difetti in - o -globina Fino a 1:600 Midollo osseo

Enfisema ereditario 1-antitripsina 1:3,500 Polmoni,fegato

ACQUISITE

Cancro Vari > 1 milione/anno Vari tipi

Malattie neurologiche Parkinson, Alzheimer,SLA 1 milione/anno Neuroni, glia

Malattie infettive AIDS, epatite C 1 milione/anno CellT, MF,feg.

Malattie dell’occhio

Retinopatia diabeticaDegenerazione maculare

1 milione/anno Epitelio retinico

Primo prodotto di terapia genica disponibile in commercio:

Adenovirus esprimente p53 contro carcinomi sqamo-cellulari di testa e collo, licenziato in Cina dall’Industri cinese Shenzen SiBiono (2003)

Prodotto simile che sta per essere registrato negli USA (ora in fase III della sperimentazione clinica contro carcinomi sqamo-cellulari di testa e collo, tumori del polmone e della mammella):

-> Adenovirus per p53, AdvexinSi ritiene che l’Advexin sara’ il primo farmaco di terapia genica registrato in USA, probabilmente nel 2007 o 2008.

Trial on 2 ADA patients. Started 1990. 2 years treatment.

Results published in 1995 Science, Blaese et al

Trial clinico per deficit ADA deficit di adenosina deaminasi

A. PCR:detection of c DNA

B: RT PCRDetection of c RNA

Lymphocyte subsets

protein expression

Trial clinico per SCID

Gene therapy of Human Severe Combined Immunodeficiency(SCID)-XI Disease:

• Trial successivi hanno dimostrato successo nell’esprimere c e correggere il difetto immunitario in 9 pazienti su 10 trattati

• Tuttavia, dopo 3 anni i due pazienti piu’ giovani (1 e 3 mesi al tempo del trattamento) hanno improvvisamente sviluppato proliferazione clonale di linfociti T maturi (Science 2003).

Trial clinico per SCID

Come faccio entrare il DNA nelle cellule, e cosa gli succede quando è entrato?

Vettori viraliVettori non virali

Integrazione casuale

o sito-specifica

con opportune sequenze regolatrici

Vettori virali: i Retrovirus

• Genoma: RNA singolo filamento.

• Integrazione casuale nel genoma (mutagenesi inserzionale).

• Difficile produrli in grandi quantità (titolo elevato).

• Successo della terapia dipendente dalla trasduzione delle cellule staminali.

• Poco immunogeni.

• L’espressione può andare incontro ad attenuazione nonostante la persistenza del virus nel genoma.

• In assoluto sono i vettori più utilizzati per la terapia genica.

•Possono infettare solo cellule proliferanti

Lentivirus

• Genoma ad RNA.

• A differenza degli altri retrovirus possono infettare cellule proliferanti e post-mitotiche.

• Scarsissime reazioni immunologiche.

• Elevata efficienza di trasduzione e persistenza dell’espressione.

• Ottime prospettive per la terapia genica in vivo.

•Integrazione casuale (mutagenesi inserzionale)

Adenovirus

Adenovirus

• Genoma di DNA doppio filamento.

• Possono infettare cellule proliferanti e post-mitotiche.

• Non si integrano, ma vengono mantenuti in forma episomica. Pertanto non determinano mutagenesi inserzionale, ma sono necessari trattamenti ripetuti.

• Relativamente facile produrli in grandi quantità (titolo elevato).

• Forti reazioni immunologiche.

Vettori adenovirali

Sviluppo di nuove generazioni di vettori allo scopo di ridurre immunogenicità e aumentare le dimensioni degli inserti.

Terapia cellulare

• Allotrapianto: cellule provenienti da un donatore della stessa specie

• Xenotrapianto: cellule provenienti da animali di specie diverse

• Autotrapianto: cellule provenienti dallo stesso paziente

Le cellule staminali

Le cellule staminali

La clonazione animale

Dolly

Perché qualcuno sta pensando seriamente alla clonazione umana? (clonazione terapeutica)

• Il problema principale della terapia cellulare è l’istocompatibilità ->rigetto

• La clonazione permetterebbe di ottenere cellule staminali totipotenti dotate delle stesse caratteristiche antigeniche del paziente, da usare per il trapianto direttamente o previa correzione del difetto tramite terapia genica.

Perché qualcuno sta pensando seriamente alla clonazione umana?

Cellule somatiche paziente

Ovocita

Terapia g

enica

Cellula somatica normale

Cellule totipotenti sane istocompatibili