TRATTAMENTO DELLE MALATTIE GENETICHE

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1 CORSO INTEGRATO DI GENETICA E BIOLOGIA MOLECOLARE GENETICA aa 2015/16 Alberto Turco Lezioni 59 e TRATTAMENTO DELLE MALATTIE GENETICHE

2 Livelli e strategie di intervento nel trattamento delle malattie genetiche Beta-talassemia Falcemia SCID Emofilia A PKU (Thompson &Thompson, 2016)

3 Modalità di trattamento ed efficacia clinica nelle malattie genetiche metaboliche (difetto noto)

4 Trattamento convenzionale malattie genetiche (le tre R = Restriction, Replacement, Removal) Restriction Limitazione di substrati Es Fenilalanina Fenichetonuria Colesterolo Ipercolesterolemia Replacement Sostituzione di prodotto deficitario/tessuto Es Fattore VIII Emofilia A Enzimi digestivi Fibrosi cistica Ormoni tiroidei Ipotiroidismo Trapianto di cuore, rene, fegato Removal Rimozione di metaboliti tossici o tessuti malati Es Salassoterapia emocromatosi (accumulo di ferro) Penicillamina (chelante del rame) m.di Wilson Colectomia (asportazione colon) Poliposi colica adenomatosa

5 Trattamento malattie genetiche: manipolazione metabolica

6 Trattamenti molecolari delle malattie genetiche

7 Trattamento m.genetiche a livello della proteina mutata

8 Ivacaftor nella fibrosi cistica

9 Deficit di ADA SCID (Severe Combined ImmunoDeficiency)

10 ERT Enzyme Replacement Therapy (Beta glucocerebrosidasi) M.di Gaucher tipo 1

11 Trapianto di cellule staminali emopoietiche: BMT e gene transfer - Malattie da accumulo lisosomiali

12 Trattamento m.genetiche Modificazioni del genoma o dell espressione genica

13 Modulazione (farmacologica) dell espressione genica Decitabina: inibizione DNMT (metiltransferasi) -> ipometilante

14 «Exon skipping» nella Distrofia muscolare di Duchenne

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16 Terapia genica (somatica) TGS Gene transfer Definizione Introduzione (mediante vettore, es virus) di sequenze di acido nucleico ricombinante nelle cellule (somatiche o [?] germinali) di un paziente (o di un embrione?...figlio?...atleta?...) Obiettivi Aggiungere, 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?) NB La TG (primi trials) nell uomo ha avuto inizio nel 1990

17 TGS 2 modi per trasferire un gene (transgene) nel paziente

18 Tipi di terapia genica 1. TG ex vivo: le cellule bersaglio sono rimosse dal paziente, modificate geneticamente in vitro e reintrodotte 2. TG in vivo: introduzione diretta del gene terapeutico nel paziente (iniezione, inalazione)

19 Esempi di TGS nell uomo

20 MLD: follow up clinico (RM cerebrale) dopo terapia genica

21 I finanziamenti TELETHON hanno permesso ai ricercatori italiani di ottenere questi incredibili risultati Jerry Lewis Straordinario attore comico americano. Inventa la maratona televisiva nel 1966

22 TERAPIA GENICA SOMATICA UNA DELLE PRIME APPLICAZIONI NELL UOMO Science, Giugno 2002

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24 Terapia Genica «classica» ex vivo per la cura definitiva di due rare malattie ereditarie dall esito fatale

25 MLD: AR, deficit ARSA (arylsufatse A), accumulo sulfatide: SNC: demielinizz.+neurodegeneraz

26 WAS: X-l, gene WASP (regolazione citoscheletro), immunodeficienza, piastrinopenia, eczema, aumentato rischio tumori (linfoma).nr vd leuchemogenesi da inserzione! SIN Lentivirus (SIN = Self Inactivating LTRs)

27 Scienza vera e spazzatura

28 Terapia genica: una storia controversa Febbraio

29 TERAPIA GENICA PROBLEMI 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)

30 Nobel 2007 per la Medicina Mario Capecchi

31 Prof Mario Capecchi Prospettive e potenziali ricadute per la terapia genica.. Nobel per la Medicina 2006 e 2007: silenziamento genico e gene targeting Maggio 2008

32 La rivoluzione nell ingegneria genomica Baltimore, MD

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34 Genome Editing

35 Human Genome Editing: gli aspetti bioetici

36 L unico articolo pubblicato su human genome editing (zigoti non vitali)

37 Aspetti etici della terapia genica -La TG x gravi malattie è vista favorevolmente dalla > parte delle società avanzate (le sole a potersela permettere) -Il trapianto di un gene in un n.limitato di cellule non suscita diffidenza (vd trapianti d organo) -Una volta superati i problemi tecnici e scientifici, gli aspetti etici saranno quelli di ogni intervento terapeutico innovativo:valutazione obiettiva del rapporto rischi/benefici -Fondamentale l informazione completa e dettagliata (consenso informato!) -Potenziale grave problema con implicazioni sociali sarà costituito dai costi elevatissimi -> bilancio della sanità pubblica, assicurazioni sanitarie -Qs porterà a dover scegliere x quali malattie e con quali modalità -Eventuale rischio: uso deviante delle procedure -> nuovo tipo di doping sportivo? -Altro rischio di TG in vivo: il vettore raggiunge cellule della linea germinale (possibile trasmissione del transgene alle generazioni successive)

38 TERAPIA CROMOSOMICA? 19 luglio 2013

39 Nature AOP July 18, 2013

40 TRAPIANTO D ORGANO (TX) AUTOTX Stesso individuo (es.emopatie maligne, «clonazione terapeutica-scnt») ISOTX Stessa specie, individui geneticamente identici (gemelli MZ) ALLOTX Stessa specie, individui geneticamente diversi (es gemelli DZ, fratelli, donatori) XENOTX Specie diverse (es. Primati-maiale, maiale-uomo [?])

41 Xenotrapianto renale maiale-babbuino

42 Xenotrapianti maiale-uomo? (Science, 2003).Per ora non proponibile per potenziali rischi (es. attivazione di virus suini latenti?) (Science 2002) NB Protesi valvolari cardiache biologiche (maiale): acellulari.

43 Il doping genetico..

44 Genetic enhancement?

45 Cytoplasm transfer malattie mitocondriali)

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48 Consulta di Bioetica e donazione di citoplasma

49 Prospettive della Terapia Genica Ad oggi sono stati intrapresi nel mondo quasi 2mila trials clinici di TG Circa 2/3 riguardano tumori Circa 180 riguardano malattie monogeniche Nonostante siano poche le malattie trattate finora, il successo ottenuto giustifica un moderato ottimismo nella comunità scientifica