Terapia Genica
• E’ una tecnica per correggere geni difettosi
• Ci sono tre approcci:
1. Un gene normale e’ inserito per correggere un gene non funzionale
2. Un gene anormale scambiato per un gene normale
3. Cambiare la regolazione di un gene
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
The First Case
• The first gene therapy was performed on September 14
th, 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
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
Picture
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:
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 l’integrasi
• L’integrasi 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
Adenoviruses
• Hanno un genoma di dsDNA che causa infezioni respiratorie, intestinali e oculari
• Il DNA inserito non e’ incorporato nel genoma dell’ospite
• Quindi non si replica
– Si deve reinserire quando le cellule si dividono
• Es. Raffeddore comune
Adenovirus cont.
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 dell’emofilia: 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
Herpes Simplex Viruses
• Virus con dsDNA che infettano I neuroni
• Ex. Herpes simplex virus type 1
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?
• 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;
Gene therapy is very much in its infancy
• L’ostacolo principale rimane la mancanza di metodi efficaci per inserire DNA nelle cellule.
• Questo e’ il motivo del successo
limitato nei trials clinici.
Gene Therapy Gene Therapy
Figure 19-20 Figure 19-21
Gene Therapy
Treatment of SCID (severe combined immunodeficiency). SCID affects the
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)
