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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”
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XenotrapiantiXenotrapianti………………………………....
Dicembre 2003
XENOTRAPIANTO DI RENE MAIALE-SCIMMA……
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Terapia genica………..
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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)
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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
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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)
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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
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RETROVIRUSRETROVIRUS
Science, Giugno 2002
TERAPIA GENICA SOMATICAUNA DELLE PRIME APPLICAZIONI
NELL’UOMO
ADA = Adenosina deaminasiSCID = Severe Combined Immuno Deficiency
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Febbraio 2005
TERAPIA GENICAUNA STORIA CONTROVERSA
2003
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Mario Capecchi
GENE TARGETINGGENE TARGETING
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Topi KO (KNOCK OUT) (KO mice)
TERAPIA TERAPIA GENICAGENICA““ANTISENSEANTISENSE””
Inibizione mirata dell’espressione genica
(es TG antisenso, RNAinterference)
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Trascritti non codificanti(ncRNA) e RNAi
RNA interference
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Nobel per la Medicina 2006 e 2007:silenziamento genico e “gene targeting”
Prof Mario Capecchi
Maggio 2008
2006 NobelPrize for Medicine
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Nov 15 2006
Cellule staminalie distrofia muscolare
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Emofilia……..
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Distrofie muscolari…………………
Nature Medicine, Agosto 2003
DISTROFIA MUSCOLARE
TERAPIA GENICA SOMATICA
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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)
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•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)