Gene Therapy.ppt

DR. Rest u Syamsul Hadi, M.Kes.

Penyakit genetikPenyakit genetik

Sekitar 4000 penyakit manusia merupakan penyakit Sekitar 4000 penyakit manusia merupakan penyakit keturunan/genetikketurunan/genetik

Mutasi gen merupakan faktor penyebab yang perlu Mutasi gen merupakan faktor penyebab yang perlu diperhatikandiperhatikan

Upaya yang lebih mungkin dengan mencagah Upaya yang lebih mungkin dengan mencagah kemunculannyakemunculannya

Peta Genetic pada kromosom 17

Penanganan Penyakit GenetikPenanganan Penyakit Genetik

Pembatasan substrat dalam dietPembatasan substrat dalam diet Pembuangan bahan yang berlebihanPembuangan bahan yang berlebihan Pemberian produk gen yang tidak dihasilkanPemberian produk gen yang tidak dihasilkan Perbaikan dan penggantian dengan operasiPerbaikan dan penggantian dengan operasi Transplantasi organ/jaringanTransplantasi organ/jaringan Terapi genTerapi gen

Terapi penggantian gen pada manusia :Terapi penggantian gen pada manusia :

* Lebih sulit dan lebih kompleks, karena * Lebih sulit dan lebih kompleks, karena menyangkut penyembuhan individu secara menyangkut penyembuhan individu secara utuh utuh

*Kemungkinan dapat dilakukan pada *Kemungkinan dapat dilakukan pada penyakit kelainan genetik yang disebabkan penyakit kelainan genetik yang disebabkan oleh kelainan satu gen oleh kelainan satu gen

* Belum ada metode yang tepat untuk * Belum ada metode yang tepat untuk memasukan gen kedalam sel tubuh.memasukan gen kedalam sel tubuh.

Lanjutan…Penanganan Penyakit GenetikLanjutan…Penanganan Penyakit Genetik

Pembatasan substrat dalam dietPembatasan substrat dalam diet Contoh : penderita Phenylketouria (PKU)Contoh : penderita Phenylketouria (PKU) Caranya dengan membatasi masukan phenylalanin dalam diet.Caranya dengan membatasi masukan phenylalanin dalam diet. Phenilalanin merupakan asam amino yang pada penderita PKU tidak Phenilalanin merupakan asam amino yang pada penderita PKU tidak

dapat diubah menjadi tirosin. Penderita kekurangan enzim dapat diubah menjadi tirosin. Penderita kekurangan enzim phenylalanine hydroxylase (PAH) (PAH)

Akibatnya terjadi timbunan yang menyebabkan ganggauan Akibatnya terjadi timbunan yang menyebabkan ganggauan syaraf….>retardasi mentalsyaraf….>retardasi mental

Membatasi makanan yang kaya phenylalanine,seperti daging, ikan ayam, kacang2an, keju dll.

Pembuangan bahan yang Pembuangan bahan yang berlebihan. Pemberian obat-berlebihan. Pemberian obat- obatan seperti Probenesid obatan seperti Probenesid untuk membuang asam urat untuk membuang asam urat pada penderita penyakit Gout.pada penderita penyakit Gout.

Lanjutan…Lanjutan…Penanganan Penyakit GenetikPenanganan Penyakit Genetik

Perbaikan dan penggantian dengan operasiPerbaikan dan penggantian dengan operasi

Operasi bibir sumbing, celah langit-langit Operasi bibir sumbing, celah langit-langit atas, Polidaktiliatas, Polidaktili

Pemberian Produk Gen yang tidak Pemberian Produk Gen yang tidak dihasilkandihasilkan

Pemberian tiroid pada penyakit Pemberian tiroid pada penyakit hipotiroidosme (kreatinisme)hipotiroidosme (kreatinisme)

Lanjutan…Penanganan Penyakit GenetikLanjutan…Penanganan Penyakit Genetik

Tujuan terapi gen :Tujuan terapi gen :untuk menambahkan, memperbaiki atau untuk menambahkan, memperbaiki atau menghilangkan ekspresi gen tertentumenghilangkan ekspresi gen tertentu

pada penyakit herediter dan non herediterpada penyakit herediter dan non herediter

Untuk membawa gen terapeutik diperlukan suatu Untuk membawa gen terapeutik diperlukan suatu vektor vektor ((Virus atau non virusVirus atau non virus))

a. a. Menambah genMenambah gen

dengan cara menambahkan kopi gen dengan cara menambahkan kopi gen fungsional kedalam sel penderita agar dapat fungsional kedalam sel penderita agar dapat menggantikan gen yang rusak atau kurang menggantikan gen yang rusak atau kurang berfungsi/hilang guna menormalkan ekspresi berfungsi/hilang guna menormalkan ekspresi gen yang cacat tersebutgen yang cacat tersebut

b. Menghambat genb. Menghambat gen

pada otosomal dominan, alel yang sakit pada otosomal dominan, alel yang sakit menghasilkan protein yang dapat berfungsi menghasilkan protein yang dapat berfungsi sebagai racun atau mengganggu produksi sebagai racun atau mengganggu produksi alel yang normal. Untuk menghambat alel yang normal. Untuk menghambat ekspresi gen yang sakit, dimasukan RNA ekspresi gen yang sakit, dimasukan RNA atau asam nukleat sintetik yang dapat atau asam nukleat sintetik yang dapat mengikat dRNA sehingga tidak terjadi mengikat dRNA sehingga tidak terjadi translasitranslasi

c. Reparasi genc. Reparasi gen

dengan cara memasukan sekuens gen dengan cara memasukan sekuens gen DNA normal sebagai suatu cetakan yang DNA normal sebagai suatu cetakan yang akan memperbaiki DNA yang cacatakan memperbaiki DNA yang cacat

d. Memusnahkan sel sakitd. Memusnahkan sel sakit

dengan cara memasukan gen tertentu dengan cara memasukan gen tertentu yang menghasilkan produk yang dapat yang menghasilkan produk yang dapat mematikan sel yang sakit.mematikan sel yang sakit.

Biasanya untuk pengobatan sel kankerBiasanya untuk pengobatan sel kanker

Transplantasi organ/jaringanTransplantasi organ/jaringan - - penderita penderita Severe Combioned Severe Combioned Immunodeficiency diseaseImmunodeficiency disease (SCID) (SCID) - penyakit karena penurunan sistem imun- penyakit karena penurunan sistem imun - terapi : transplantasi sumsum tulang - terapi : transplantasi sumsum tulang

TERAPI GENTERAPI GEN Sasaran : gen mutanSasaran : gen mutan Strategi : mengambil gen mutan dan Strategi : mengambil gen mutan dan menggantinya dengan gen normalmenggantinya dengan gen normal““Gen replacement” masih sulitGen replacement” masih sulit

Lanjutan…TERAPI GENLanjutan…TERAPI GEN “ “Gen corection” memperbaiki gen mutan Gen corection” memperbaiki gen mutan tanpa menimbulkan perubahan genomtanpa menimbulkan perubahan genom

“ “Gen augmentation” menyisipkan, Gen augmentation” menyisipkan, penambahan gen yaitupenambahan gen yaitu membangkitkan ekspresi gen mutanmembangkitkan ekspresi gen mutan dengan memasukan sequence gen dengan memasukan sequence gen normalnormal

OutlineOutline

Terapi gen pada penyakit keturunanTerapi gen pada penyakit keturunan Genetic medicinesGenetic medicines Somatic stem cell therapySomatic stem cell therapy Gene transferGene transfer RNA-modification therapyRNA-modification therapy

Terapi gen pada penyakit non keturunan Terapi gen pada penyakit non keturunan (acquired diseases)(acquired diseases)

1. Gene Therapy of 1. Gene Therapy of Hereditary DiseasesHereditary Diseases

Genetic medicines: Genetic medicines:

terapi dipusatkan pada transfer genetik untuk terapi dipusatkan pada transfer genetik untuk mengoreksi bagian genotipmengoreksi bagian genotip

Monogenic disorders = mutasi gen tunggalMonogenic disorders = mutasi gen tunggal

Pre-genetic medicine eraPre-genetic medicine era

Treatment of hereditary monogenic Treatment of hereditary monogenic diseasesdiseases Manipulasi metabolikManipulasi metabolik Penyisipan proteinPenyisipan protein


Metabolic manipulationMetabolic manipulation Konsep dasar terapiKonsep dasar terapi

penggunaan diet penggunaan diet Bentuk sederhanaBentuk sederhana

Modifikasi diet seperti pembatasan Modifikasi diet seperti pembatasan konsumsi makanan yang mengandung konsumsi makanan yang mengandung phenylalaninephenylalanine


Penyisipan proteinPenyisipan protein Konsep sederhana : pemurnian protein yang Konsep sederhana : pemurnian protein yang

tidak dihasilkan dan diberikan pada pasientidak dihasilkan dan diberikan pada pasien Kebanyakan diterapkan pada penderita Kebanyakan diterapkan pada penderita

dengan defisiensi fungsi protein secara dengan defisiensi fungsi protein secara genetikgenetik

Genetic medicines in Genetic medicines in hereditary disordershereditary disorders

1.1. Somatic stem cells (SSCs)Somatic stem cells (SSCs)

2.2. Gene transferGene transfer

3.3. RNA modificationRNA modification

4.4. Embryonic stem cells (ESCs)Embryonic stem cells (ESCs)

Genetic medicines:Genetic medicines:

genetic heterogeneitygenetic heterogeneity Terapi stem cel dan transfer gen Terapi stem cel dan transfer gen Tearpi menggunakan RNA pada target Tearpi menggunakan RNA pada target

khusus yang mengalami mutasikhusus yang mengalami mutasi

Terapi stem sel somaTerapi stem sel soma

Transplantasi organ untuk gangguan Transplantasi organ untuk gangguan monogenik pada organ hepar, ginjal, monogenik pada organ hepar, ginjal, paru dan jantungparu dan jantung

Stem sel merupakan sel yang belum Stem sel merupakan sel yang belum terspesialisasi dan dapat berdiferensiasi terspesialisasi dan dapat berdiferensiasi menjadi sel khususmenjadi sel khusus

Embryonic stem cells:Embryonic stem cells:

Diambil dari sumber ICM pada embrio Diambil dari sumber ICM pada embrio stadium blastocyst dengan kemampuan stadium blastocyst dengan kemampuan pluripotentpluripotent

Somatic stem cells (SSCs) diambil dari Somatic stem cells (SSCs) diambil dari organ fetus maupun organ lain post-natal organ fetus maupun organ lain post-natal organs, yang dapat berdiferensiasi menjadi organs, yang dapat berdiferensiasi menjadi sel/jaringan lainsel/jaringan lain

Stem cell therapyStem cell therapy

Nature Reviews Genetics, 7, 261, 2006

Pendekatan terkini terapi gen :-Mencegah diekspresikannya gen “jelek” atau abnormal -( gene silencing)/ membungkam ekspresi gen

RNA therapeutic

MEKANISME KERJA ANTISENSE RNA

Tearpi stem sel somaTearpi stem sel soma

Hematopoietic stem cell (HSC) Hematopoietic stem cell (HSC)

sumber diambil dari sumsum tulangsumber diambil dari sumsum tulang HSC dapat berdiferensiasi menjadil myleoid HSC dapat berdiferensiasi menjadil myleoid

dan darah dan darah

Approaches to Gene Approaches to Gene TransferTransfer

Two basic strategies of gene transfer for Two basic strategies of gene transfer for an hereditary disorder:an hereditary disorder:Ex vivoEx vivo gene transfer gene transferIn vivoIn vivo gene transfer gene transfer

Each have unique advantages and Each have unique advantages and disadvantagesdisadvantages

Secara ex vivo.

Sel darah atau sumsum tulang penderita diambil untuk dibiakkan di laboratorium. Sel itu diberi virus pembawa gen

Virus masuk ke dalam sel dan “menembakkan” gen baru tersebut ke dalam rantai DNA sel yang dituju.

Sel dibiakkan beberapa saat lagi di laboratorium. Setelah gen benar-benar menyatu dengan selnya, kemudian sel tersebut dikembalikan ke dalam tubuh penderita dengan cara disuntikkan ke dalam pembuluh darah

Secara in vivo.

Virus pembawa gen disuntikkan ke dalam tubuh penderita. Virus yang telah diprogram tersebut akan mencari dan menyerang sel yang dituju (kanker) dengan cara menembakkan gen baru yang dibawanya ke dalam sel. Peran virus ini kadang digantikan oleh liposom atau plasmid sebagai vektor buatan

Ex VivoEx Vivo Gene Transfer Gene Transfer

In this approach, the genes are In this approach, the genes are introduced into a cell outside the bodyintroduced into a cell outside the bodyRemove cells from individualRemove cells from individualManipulate the cells Manipulate the cells in vitroin vitroRe-infuse cells into the individualRe-infuse cells into the individual

Gene Transfer VectorsGene Transfer Vectors relevant cells, traffic through the relevant cells, traffic through the

cytoplasm and enter the nucleuscytoplasm and enter the nucleus

Gene Transfer VectorsGene Transfer Vectors

Viral vectorsViral vectors DNA-based: adenovirus, adeno-associated DNA-based: adenovirus, adeno-associated

virus (AAV)virus (AAV) RNA-based: retrovirus, lentivirusRNA-based: retrovirus, lentivirus

Non-viral vectorsNon-viral vectors dsDNA combined with liposomesdsDNA combined with liposomes

Ada beragam jenis virus yangdigunakan untuk ujicoba terapi gen, antara lain retrovirus, adenovirus, virus herpes, cacar, dan lain-lain

Gene Transfer Vectors: Gene Transfer Vectors: AdenovirusAdenovirus


Gene Transfer Vectors: Gene Transfer Vectors: LentivirusLentivirus


Steps in Gene Therapy In Utero

Terapi genetikaTerapi genetika

TERAPI GENETIKATERAPI GENETIKA

Tahapan umumTahapan umum1. Isolasi gen Mutan yang menimbulkan 1. Isolasi gen Mutan yang menimbulkan penyakitpenyakit2. menentukan sel sasaran untuk dimasuki 2. menentukan sel sasaran untuk dimasuki gengen3. Menanamkan gen normal hasil rekayasa 3. Menanamkan gen normal hasil rekayasa ke dalam sel sasaranke dalam sel sasaran4. Mengendalikan ekspresi gen yang berupa 4. Mengendalikan ekspresi gen yang berupa produksi protein sesuai keperluanproduksi protein sesuai keperluan

Hingga saat ini terapi gen Hingga saat ini terapi gen masih dalam ranah gagasan teoritis, masih dalam ranah gagasan teoritis, perlu pengkajian lebih lanjut… wallahu’alamperlu pengkajian lebih lanjut… wallahu’alam

Documents

Gene Therapy.ppt