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LA TERAPIA GENICA
STRATEGIE
La TERAPIA GENICA mira alla correzione di mutazioni genetiche che determinano patologie mediante:
• SOSTITUZIONE GENICA
• ELIMINAZIONE MIRATA DI CELLULE SPECIFICHE
• INIBIZIONE MIRATA DELLA ESPRESSIONE GENICA
IN VIVOIN VIVO EXEX--VIVOVIVO
STRATEGIE
PRINCIPALI PATOLOGIE
Epitelio retinico
1 milione/annoRetinopatia diabeticaDegenerazione maculareMalattie dell’occhio
CellT, MF,feg. 1 milione/annoAIDS, epatite CMalattie infettive
Neuroni, glia1 milione/annoParkinson, Alzheimer,SLAMalattie neurologiche
Vari tipi> 1 milione/annoVariCancro
Polmoni,fegato1:3,500α1-antitripsinaEnfisema ereditario
Midollo osseoFino a 1:600Difetti in α- o β-globinaEmoglobinopatie (tal., SCA)
Vie resp.1:3,000 caucasiciGene CFTRFibrosi cistica
Fegato1:1,000,000Recettore per LDLIpercolesterolemia familiare
Fegato, musc.1:10,000 maschiFattori VIII o IXEmofilia A e B
Midollo osseoLinfociti TRaraAdenosina deaminasISCID
Cellule bersaglioIncidenzaDeficitPatologia
MODALITÀ DI TRASFERIMENTO GENICO
• IN VIVO • EX VIVO
METODI PER IL TRASFERIMENTO GENICO
LIPOFEZIONE LIPOSOMI VETTORI VIRALI RETROVIRUS
ADENOVIRUS VIRUS ADENO-ASSOCIATI HERPESVIRUS
METODI FISICI ELETTROPORAZIONE PARTICLE GUN
APPLICAZIONI
� TERAPIA GENICA � MARCATURA GENICA
STRATEGIE
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
• Genoma a 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).
VETTORI VIRALI: I LENTIVIRUS
• Genoma a 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 VIRALI: ADENOVIRUS
VETTORI VIRALI: SPECIFICITÀ
LA LIPOFEZIONE
LA TRASFEZIONE
CELLULA PACKAGING
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)
SOSTITUZIONE GENICA
STRATEGIE TERAPEUTICHE
Efficace per le patologie caratterizzate da perdita di funzionetotale o parziale di un gene.
INIBIZIONE MIRATA DELL’ESPRESSIONE GENICA
Strategia utile per le patologie causate dalla presenza di mutazioni ad effetto dominante o dominante negativo.
siRNA
STRATEGIE TERAPEUTICHE
UCCISIONE DIRETTA DI CELLULE PATOLOGICHE
STRATEGIE TERAPEUTICHE
TERAPIA GENICA “IN SITU”
STRATEGIE TERAPEUTICHE
UCCISIONE DI CELLULE PATOLOGICHE MEDIATA DAL SISTEMA IMMUNITARIO (TUMORI)
STRATEGIE TERAPEUTICHE
TERAPIA GENICA DEL CANCRO: POTENZIAMENTO DELLA RISPOSTA IMMUNE
STRATEGIE TERAPEUTICHE
LO STATO DELL’ARTE
LO STATO DELL’ARTE
LO STATO DELL’ARTE
LO STATO DELL’ARTE
STATO DELLASPERIMENTAZIONE
1. OLTRE IL 70% DEI PROTOCOLLI SONO IN FASE 1 O2 (VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA)
2. 75% DEI PROTOCOLLI IN FASE 1 NEL 1995 NONHANNO SUPERATO QUELLA FASE
3.NESSUN PROTOCOLLO HA AL MOMENTO PRODOTTO
RISULTATI DURATURI E RADICALI NELL’UOMO AD
ECCEZIONE DEGLI INTERVENTI RIGUARDANTI LA
S.C.I.D.
Primo prodotto di terapia genica disponibile in commercio:
Adenovirus esprimente p53 contro carcinomi squamo-cellulari di testa e collo, licenziato in Cina dall’Industria 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, Advexin
Si ritiene che l’Advexin sara’ il primo farmaco di terapia genica registrato in USA..
LO STATO DELL'ARTE
ADA (ADENOSINE DEAMINASE)
• Catalizza la deaminazione di adenosina e desossiadenosina in inosina e desossiinosina
• Mutazioni nel gene dell’ADA causano immunodeficienza (SCID, Severe Combined Immunodeficiency): virtualmente assente attivita’ di linfociti B e T
• Cure possibili: trapianto di midollo, somministrazione di PEG-ADA bovina
TRIAL CLINICO PER DEFICIT ADA
L’espressione di ADA persiste a 12 anni dalla prima infusione di cellule modificate in una delle 2 pazienti trattate:20% dei linfociti esprimono ancora ADA
La 2a paziente ha invece sviluppato anticorpi contro componenti del sistema di infezione (FCS) e ha perso i linfociti trasdotti e l’espressione di ADA
TRIAL CLINICO PER DEFICIT ADA
Gene therapy of Human Severe Combined Immunodeficiency(SCID)-XI Disease:
• Trial successivi hanno dimostrato successo nel 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 proliferazioneclonale di linfociti T maturi (Science 2003).
• In entrambi i casi, i linfociti aberranti mostravano inserzione del vettore retrovirale in prossimita’ del promotore del proto-oncogene LMO2:
MUTAGENESI INSERZIONALE!
TRIAL CLINICO PER SCID
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)
LIMITI 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)