1

CORSO INTEGRATO DI GENETICA

AA 2010/11

Prof Alberto Turco

Giovedi 25 novembre 2010

Lezioni 43 e 44

Trattamento malattie geneticheTrattamento malattie genetiche

Terapia genicaTerapia genica

Distinguere: trattamento di una malattia genetica da

trattamento genetico di una malattia

…Malattie genetiche intrattabili?

No! PKU, sordità, emofilia….

NB: Non cNB: Non c’è’è correlazione tra correlazione tra ““ causacausa”” e e ““ trattabilittrattabilità”à”

2

3

XenotrapiantiXenotrapianti………………………………....

Dicembre 2003

XENOTRAPIANTO DI RENE MAIALE-SCIMMA……

4

Terapia genica………..

5

DefinizioneIntroduzione (mediante vettore, es virus) di sequenze di acido nucleico ricombinante nelle cellule (somatiche o [?] germinali) di un paziente (o di un embrione ?...figlio?.....atleta?......)

ObiettiviAggiungere, riparare(?) o bloccare la funzione e/o l’espressione di specifici geni nel trattamento di malattie genetiche, ereditarie e non ereditarie(o di condizioni non patologiche….? Altezza, appetito, massa muscolare, memoria……?)

TERAPIA GENICA

Tipi di terapia genica

1. 1. TG ex vivoTG ex vivo : : le cellule bersaglio sono rimosse dal paziente, modificate geneticamente in vitro e reintrodotte

2. 2. TG in vivoTG in vivo : introduzione diretta del “gene terapeutico” nel paziente (iniezione, inalazione)

6

7

In vivoGene Therapy

Ex vivoGene Therapy

Therapeutic Gene Therapeutic Gene

Liver

Biopsy

Engraftment

Delivery

Vector for ex vivoGene Transfer

Growth Factors

Vector for in vivoGene Transfer

Ex vivo In vivo

MidolloFibroblastiMuscoloEcc.

PolmoniEndotelioMuscoloEcc.

Gene

Impianto diretto del geneAdenovirusLipososomi

Frammenti di DNA

TERAPIA GENICA

Reimmissionenel paziente

8

TERAPIA GENICA TERAPIA GENICA

-- SOMATICASOMATICA

-- GERMINALEGERMINALE

-- MIGLIORATIVAMIGLIORATIVA

TIPI DI T.G. SOMATICA

1. Gene supplementation (augmentation, GAT)TG “classica” sostitutiva – loss of function

(es.CF, emofilia)

2. Gene replacement(gain of function, es. malattie dominanti)

3. Inibizione mirata dell’espressione genica(es TG antisenso, RNAinterference)

9

TERAPIA GENICA:VETTORITERAPIA GENICA:VETTORI

• VETTORI VIRALIVETTORI VIRALI :: RETROVIRUS

ADENOVIRUS

VIRUS ADENO-ASSOCIATI

HERPES SIMPLEX VIRUS

LENTIVIRUS

••VETTORI NON VIRALIVETTORI NON VIRALI : PLASMIDI

LIPOSOMI

CONIUGATI DNA-PROTEINE

VETTORI PER LA TERAPIA GENICA

10

RETROVIRUSRETROVIRUS

Science, Giugno 2002

TERAPIA GENICA SOMATICAUNA DELLE PRIME APPLICAZIONI

NELL’UOMO

ADA = Adenosina deaminasiSCID = Severe Combined Immuno Deficiency

11

Febbraio 2005

TERAPIA GENICAUNA STORIA CONTROVERSA

2003

12

Mario Capecchi

GENE TARGETINGGENE TARGETING

13

14

Topi KO (KNOCK OUT) (KO mice)

TERAPIA TERAPIA GENICAGENICA““ANTISENSEANTISENSE””

Inibizione mirata dell’espressione genica

(es TG antisenso, RNAinterference)

15

Trascritti non codificanti(ncRNA) e RNAi

RNA interference

16

Nobel per la Medicina 2006 e 2007:silenziamento genico e “gene targeting”

Prof Mario Capecchi

Maggio 2008

2006 NobelPrize for Medicine

17

Nov 15 2006

Cellule staminalie distrofia muscolare

18

Emofilia……..

19

Distrofie muscolari…………………

Nature Medicine, Agosto 2003

DISTROFIA MUSCOLARE

TERAPIA GENICA SOMATICA

20

21

TERAPIA GENICAPROBLEMI PRINCIPALI

• Espressione genica bassa o transitoria

• Ridotte dimensioni dell’inserto (”gene terapeutico”)

• Difficoltà a raggiungere alcuni tessuti (es. SNC)

• Risposte immunitarie nell’ospite

• Difficoltà ad ottenere una precisa regolazione dell’espressione genica

• Incapacità ad infettare cellule quiescenti (es. retrovirus)

• Potenziale ruolo oncogeno (mutagenesi da inserzione)

Terapia genica “migliorativa” (genetic enhancement)

22

•Nonostante la grande mole di studi e ricerche, e le promesse iniziali, ad oggi la TG (classica) non ha mostrato applicazioni clinicheefficaci se non in pochi casi di ADA-SCID

•Esistono tuttora ostacoli e rischi, come la scarsa espressione genica, l’immunogenicità virale, e la possibile mutagenicità da inserzione

• Prospettive: terapia cellulare, iPS (cellule staminali indotte)