Terapia genica..

Biología Molecular I

JHON HENRY CEBALLOS S.

Universidad Cooperativa de ColombiaFacultad de Medicina

Existen enfermedades graves e incurables cuya causa es un solo gen defectuoso. Este gen ocasiona que un órgano o un tipo de célula sea incapaz de funcionar normalmente.

¿Qué pasaría si aisláramos la versión normal del gen, hiciéramos muchas copias y las

insertáramos en las células?

La terapia génica es una estrategia terapéutica basada en la modificación de la información genética de células somáticas, mediante la administración de ácidos nucleicos y destinada a curar enfermedades tanto de origen hereditario como adquirido.

En células somáticas.Efecto terapéutico según la enfermedad a tratar. Se puede reemplazar un gen “defectuoso”, ya sea porque

se encuentre mutado o ausente; Se pueden proteger o fortalecer a las células ante cierto

daño, transfiriéndoles un gen que produzca este efecto; Se puede provocar la muerte de células dañinas a través

de la transferencia de un gen, que por ejemplo, induzca la muerte celular programada.

En células somáticas.Aspectos a considerar para aplicar la terapia génica Conocer la enfermedad

(Identificación del gen-genes mutados o ausentes, comprensión de la biología de la enfermedad)

Determinar si se cuenta con herramientas genéticas necesarias (Disponer de una copia del gen normal)

Definir el sistema de transferencia genética (Adecuado para el tipo de Enfermedad)

En células germinales.Modifica las células del embrión temprano, los óvulos, los

espermatozoides o sus precursores. Cualquier gen introducido en estas células estaría presente no sólo en el individuo, sino que sería transmitido a su descendencia.

Lograr una transferencia genética eficiente. Selectividad ( a las células blanco y no a otras) Regulación de la expresión del gen que se ha transferido. Regulación de los niveles de expresión Evaluar que la transferencia genética no cause efectos

secundarios adversos

Vectores:Sistemas que ayudan en el proceso de transferencia de un gen exógeno a la célula, facilitando la entrega y biodisponibilidad intracelular del mismo de tal modo que éste pueda funcionar correctamente.

Vectores ViralesVectores no Virales

Vectores virales de transferenciagénica.

Adenovirus Virus adenoasociados Virus vaccinia Herpesvirus Retrovirus

Métodos físico-químicos de transferencia génica.

Microinyección Precipitación con fosfato cálcico Electroporación Bombardeo con microproyectiles Inyección directa de ADN Conjugados ADN-proteínas Conjugados ADN-adenovirus Liposomas

Tienen como ventaja su capacidad de infectar células y facilitar la expresión de genes exógenos. Como desventaja, la respuesta inflamatoria y antiviral del sistema inmunitario.

Principalmente se usan: los retrovirus y adenovirus.

Retrovirus: virus cuyo genoma se constituye por una cadena de ARN que se replica formando una cadena de ADN como intermediario.La cadena de ADN se inserta en el genoma de la célula huésped, formando parte del material genético de la célula infectada. Los vectores retrovirales pierden su capacidad de replicación al eliminar las secuencias gag, pol y env que codifican nucleoproteínas. En contrapartida incorpora en su genoma una nueva secuencia que contiene el gen

terapéutico.

Adenovirus: virus cuyo genoma se constituye por una doble cadena de ADN.

Como vectores se usan los serotipos 2 o 5. Se divide en genes temprano (E1 a E 4) y genes tardíos (L1 a L5) el gen terapéutico.

Secuencias E1: dirigen la producción de Adenovirus. Por lo tanto se eliminan dichas secuencias y en su lugar se incorpora el gen terapéutico.

Son menos efectivos como sistemas de transferencia génica. Su principal ventaja es la seguridad.

Principalmente se usan: los complejos ADN - Liposoma.

El ADN plasmídico se asocia a vesículas formadas por autoensamblaje de bicapas lipídicas, de esta manera se transportan los genes mediado por lisosomas..

in vitroModelo de transferencia génica in vivo mediado por liposomas catiónicos: introducción del gen que codifica el regulador transmembrana de la fibrosis quística (CFTR)

Modelo de transferencia génica ex vivo: introducción del gen que codifica el receptor de LDL en el tratamiento de la hipercolesterolemia familiar monogénica.

Oligonucleótidos antisentido

Son secuencias cortas de ácidos nucleicos diseñadas para unirse a secuencias especificas de ADN o ARN. La unión de los oligonucleótidos con un mARN bloquea la traducción.

Se usa para inhibir la expresión de genes de patologías. Sin embargo, su corta vida media y la dificultad para acceder al citoplasma y núcleo celular ha limitado su aplicación clínica.

Reparación génica mediante Oligonucleótidos

Esta destinada a la reparación de genes alterados por una mutación puntual conocida, con el fin de activar los mecanismos celulares de reparación del ADN.

Ribozimas

Son ARN´s catalíticos que actúan como endoribonucleasa secuencia específica, para lo cual utilizan unas Secuencias Guía Internas que le permite unirse a secuencias complementarias de un determinado ARN

Vector ideal• Que pueda ser destinado con la mayor especificidad celular

posible a un órgano o tejido.• Que proteja al ADN de posibles degradaciones enzimáticas

durante su transporte.• Que facilite la entrega del gen terapéutico a la célula con

una elevada biodisponibilidad• Que permita la expresión del gen con eficacia• Que no sea reconocido por el sistema inmunitario ni

despierte respuestas inflamatorias.• Que sea seguro con el paciente y su entorno.

Se basan en la deplección de subpoblaciones celulares infectadas por virus (p.e. VIH) o linfocitos T autoreactivos, mediante la administración directa e ácidos nucleícos o genes. Indirectamente el desarrollo de vacunas con terapia génica.

Un niño en una burbuja

David Vetter, nació con inmunodeficiencia severa combinada. Las SCID son una serie de enfermedades genéticas, extremadamente raras, que se parecen al sida. Los niños afectados nacen aparentemente sanos, pero en un periodo de unos cuantos meses desaparecen de su sangre los anticuerpos protectores que obtuvieron de su madre durante la gestación y son afectados por repetidos episodios de infecciones poco comunes.

Siete años más tarde una nueva técnica, sería utilizada para tratar a una pequeña niña, Ashanti, con la misma enfermedad que David.

Más de una década después de iniciar su terapia génica, se encuentra bien, y junto con ella otra docena de niños se han beneficiado de la terapia génica para tratar la deficiencia de ADA.

En octubre de 1983, los médicos le trasplantaron médula ósea de su hermana. Al principio todo pareció ir bien, pero en diciembre desarrolló una infección y enfermó gravemente. Los doctores le diagnosticaron una infección incurable con el virus de Epstein-Barr.

David murió en enero de 1984.

Ashanti David

El 17 de Septiembre de 1999, el joven Jesse Gelsinger, de 18 años de edad, falleció como resultado de su participación voluntaria en un experimento de terapia genética, convirtiéndose así en la primera víctima humana conocida de esta tecnología.

Altos costes de producción y conservación.

Mas barato a largo plazo en comparación a terapias convencionales.

La transferencia de genes a células germinales (óvulo y espermatozoide), que nunca ha sido intentada en humanos, es actualmente un tema controversial y sumamente discutido por sus implicaciones éticas, ya que cualquier cambio hecho en estas células sería heredado a los descendientes de esos pacientes, diseminándose gradualmente al banco de genes humanos.

Revolución terapéutica.

Agente biológicamente activo muy especifico a un sitio determinado y a la vez con la posibilidad de permanentes, transitorios o indecibles estados de la expresión.