GENETICA aa 2013/2014 TRATTAMENTO MALATTIE GENETICHE TERAPIA GENICA

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1 CORSO INTEGRATO DI GENETICA E BIOLOGIA MOLECOLARE GENETICA aa 2013/2014 Alberto Turco Mercoledi Lezioni 63 e 64 TRATTAMENTO MALATTIE GENETICHE TERAPIA GENICA

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3 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

4 TERAPIA GENICA 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

5 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)

6 In vivo Gene Therapy Therapeutic Gene Ex vivo Gene Therapy Therapeutic Gene Vector for in vivo Gene Transfer Biopsy Liver Engraftment Delivery Vector for ex vivo Gene Transfer Growth Factors

7 TERAPIA GENICA:VETTORI VETTORI VIRALI: RETROVIRUS ADENOVIRUS VIRUS ADENO-ASSOCIATI HERPES SIMPLEX VIRUS LENTIVIRUS VETTORI NON VIRALI: PLASMIDI LIPOSOMI CONIUGATI DNA-PROTEINE

8 RETROVIRUS

9 SCID Severe Combined Immuno Deficiency ImmunoDeficienza Severa Combinata

10 ADA SCID: Severe Combined ImmunoDeficiency ADA = Adenosina Deaminasi

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

12 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

13 TERAPIA GENICA UNA STORIA CONTROVERSA Febbraio

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

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

18 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)

19 September 2006 Nobel Prize for Medicine

20 RNA interference

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

22 Nobel 2007 per la Medicina Mario Capecchi

23 Emofilia..

24 Distrofie muscolari

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26 TERAPIA GENICA SOMATICA DISTROFIA MUSCOLARE Nature Medicine, Agosto 2003

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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 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)

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32 TERAPIA CROMOSOMICA? 19 luglio 2013

33 Nature AOP July 18, 2013

34 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 [?])

35 Xenotrapianto renale maiale-babbuino

36 Xenotrapianti maiale-uomo? Maiale: ok x dimensioni organi, fisiologia, costi, etica (Science, 2003).Per ora non proponibile per potenziali rischi (es. attivazione di virus suini latenti?) (Science 2002) NB Protesi valvolari cardiache biologiche (maiale): acellulari.

37 Genetic enhancement?

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39 Cytoplam Transfer

40 Febbraio 2008

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42 Telomerasi, invecchiamento e degenerazione

43 CONCLUSIONI.per ora Nonostante la grande mole di studi e ricerche, e le promesse iniziali, ad oggi la TG (classica) non ha mostrato applicazioni cliniche efficaci se non in pochi ma importanti casi: ADA-SCID, LMD (Leucodistrofia Metacromatica), WAS (S.Wiskott- Aldrich) NB TIGET, S.Raffaele - Telethon 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), sdifferenziazione diretta di cellule somatiche. Trapianto di c.s. in utero (tolleranza immunitaria): beta-tal. SCID, SCD..