Terapia Génica Luis Alberto Maldonado Torres Jammer Andrés Molina Cedeño Andrés Rodríguez Contreras

Temario Temario 1. Definición y generalidades 2. Clasificación 4. Vectores 5. Aplicaciones

Definición y generalidades El concepto de terapia génica resulta de la observación de ciertas enfermedades Se define como la aplicación de principios genéticos para el tratamiento de enfermedades humanas La terapia génica es el proceso por el cual se inserta material genético en una célula, con el fin de hacer que esta produzca una proteína normal. La terapia génica es un método que puede ser usado para el manejo de trastornos hereditarios, así como de enfermedades adquiridas

Definición y generalidades (Objetivos) El estudio conjunto de todas estas ciencias pretende dar respuesta a las siguientes preguntas: ¿Cuál es la naturaleza del producto génico? ¿Es un ácido nucleico? ¿ Es una proteína? ¿ Es un tipo particular de célula? ¿ Es una célula fácilmente accesible? ¿ El estado de la enfermedad la deja más o menos accesible? ¿ Está la célula en división o no ? ¿ Es posible el tratamiento in vivo o ex vivo? ¿Es requerida la expresión del gen de forma temporal o permanente? ¿Será la célula devuelta tratada? ¿Eliminará la célula tratada una aplicación acertada? ¿Es necesario el tratamiento de todas las células en un órgano o tejido? ¿ Habrá un efecto permanente? ¿ Tendrán las células tratadas una ventaja selectiva ?

Definición y generalidades (Características) La terapia génica se erige en la actualidad médica como una de las formas más promisorias de terapéutica pero todavía hace falta encontrar la respuesta a muchos interrogantes conceptuales y técnicos para que esta sea un arma útil contra la amplia gama de patologías que enfrentamos los seres humanos En esencia cambia la secuencia del genotipo de un organismo para que tenga implicaciones fenotípicas.

Definición y generalidades (Características) Las utilidades van desde curar enfermedades unigénicas hasta modificar el equilibrio del sistema inmune, permitiendo la modulación de la respuesta contra cualquier antígeno

Clasificación Clasificación Según la metodología utilizada In vivo Ex vivo Según el tipo de célula blanco Germinal Somática

Clasificación (In vivo) Agrupa las técnicas en las que el material genético se introduce directamente en las células del organismo, sin que se produzca su extracción ni manipulación in vitro Clasificación (In vivo)

Clasificación (Ex vivo) Comprende todos aquellos protocolos en los que las células a tratar son extraídas del paciente, aisladas, crecidas en cultivo y sometidas al proceso de transferencia in vitro Clasificación (Ex vivo)

Clasificación (Germinal) Dirigida a modificar la dotación genética de las células implicadas en la formación de óvulos y espermatozoides y, por tanto, transmisible a la descendencia Clasificación (Germinal)

Clasificación (Somática) Dirigida a modificar la dotación genética de células no germinales, es decir, de las células somáticas o constituyentes del organismo Clasificación (Somática)

VECTOR GÉNICO Un vector génico es un agente que transfiere información genética, por algún medio, de un organismo a otro. Los vectores son sistemas que ayudan en el proceso de transferencia de un gen exógeno a la célula Facilitan la entrada y biodisponibilidad intracelular Se han utilizado una gran variedad de vectores con fines experimentales, pero todos ellos pueden ser clasificados en: vectores virales y vectores no virales.

VECTOR GÉNICO Vectores Virales La propiedad más eficientes de los virus es la de integrar los genes virales dentro del material genético de la célula infectada y así utilizar la maquinaria celular para reproducir las partículas virales. El avance en el conocimiento de la biología de los virus ha permitido el uso de esta propiedad para desarrollar virus que puedan transportar genes de interés terapéutico, o vectores virales, para terapia genética. 

VECTOR GÉNICO Vectores no virales Técnicas que permiten introducir genes terapéuticos sin necesidad de utilizar virus. Bombardeo de partículas Inyección directa de ADN Liposomas catiónicos Transferencia de genes mediante receptores

VECTORES VIRALES Retrovirus Son virus de ácido ribonucleico (ARN) que contienen la información genética viral. Luego de infectar la célula, el ARN es convertido en ácido desoxiribonucleico (ADN). El ADN viral se inserta en el genoma de la célula y de esta manera se convierte en parte de ella, replicándose cada vez que la célula infectada se replica

VECTORES VIRALES Retrovirus El genoma viral es pequeño (aproximadamente 10 kilobases) y su organización prototípica es muy sencilla, comprendiendo tres genes que codifican: Gag proteína de la cápsida y de la matriz sin actividad enzimática. Pol  la transcriptasa inversa, proteasa e integrasa. Env   proteínas de la envuelta del virus

VECTORES VIRALES Adenovirus Los adenovirus comprenden una gran clase de virus no desarrollados que contienen ADN lineal de cadena doble. No integran su genoma cuando infectan a la célula huésped, sino que la molécula de ADN permanece libre en el núcleo celular y se transcribe de forma independiente No tienen replicación viral y eliminan la posibilidad de mutagénesis. El genoma del adenovirus es más grande (sobre 35 kilobases), y su organización es más compleja que la de retrovirus.

VECTORES VIRALES Adenovirus Los adenovirus comprenden una gran clase de virus no desarrollados que contienen ADN lineal de cadena doble. No integran su genoma cuando infectan a la célula huésped, sino que la molécula de ADN permanece libre en el núcleo celular y se transcribe de forma independiente No tienen replicación viral y eliminan la posibilidad de mutagénesis. El genoma del adenovirus es más grande (sobre 35 kilobases), y su organización es más compleja que la de retrovirus.

VECTORES VIRALES Virus Adenoasociados (AAV) Es un virus muy pequeño, muy simple, no autónomo, que contiene ADN lineal de cadena sencilla. Requiere la coinfección con adenovirus u otros para replicarse. La organización del genoma es extremadamente simple, comprendiendo sólo dos genes: Rep  proteínas involucradas en la replicación e integración. Cap  tres proteínas estructurales víricas.

VECTORES VIRALES Virus Adenoasociados (AAV) Los vectores de base AAV son extremadamente simples. Los extremos del genoma comprenden repeticiones terminales (TR) de cerca de 145 nucleótidos. Contienen sólo las secuencias víricas TR que bordean la unidad de transcripción de interés. El único problema parece ser que la longitud del vector ADN no puede exceder mucho de la longitud del genoma viral con 4680 nucleótidos.

VECTORES VIRALES Herpesvirus El virus presenta un material genético compuesto por ADN bicatenario lineal de 100 a 250 Kb Son virus de ADN capaces de establecer latencia en sus células huésped. Tienen la ventaja de poder incorporar fragmentos de ADN exógeno de gran tamaño (hasta unas 30 kb) Sólo puede llevarse a cabo en pacientes que no hayan sido infectados previamente por él, pues pueden presentar inmunidad.

VECTORES VIRALES

VECTORES NO VIRALES Bombardeo de partículas Este se ha mostrado como un método efectivo de transferir genes tanto in vitro como in vivo . En este método físico el plásmido de ADN es primero revestido sobre su superficie de gotas de 1 a 3 micras de diámetro de oro o tungsteno. Estas partículas son aceleradas por una descarga eléctrica de un aparato o por un pulso de gas y son " disparadas" hacia el tejido.

VECTORES NO VIRALES Inyección directa de ADN Por este método el ADN o ARN puro circular y cerrado covalentemente es directamente inyectado dentro del tejido deseado. Es un método simple, económico, y un procedimiento que no es tóxico comparado con la entrega mediante virus. El potencial para llevar largas construcciones de ADN es también ventajoso. Los niveles y persistencia de la expresión de genes es probablemente demasiado corta (días) .

VECTORES NO VIRALES Liposomas catiónicos La técnica se basa en las propiedades de carga eléctrica del ADN, los lípidos catiónicos y la membrana celular. Los lípidos catiónicos son capaces de interaccionar con las cargas negativas del ADN condensándolo, de modo que el exceso de cargas positivas permita la interacción electrostática con las cargas negativas que presenta la membrana celular.

VECTORES NO VIRALES Transferencia de genes mediante receptores Consiste en implantar al transportador unas moléculas que serán reconocidas por los receptores presentes en el tipo celular elegido. Las células absorberán por endocitosos estas construcciones, generándose endosomas cuyo interior se acidifica y acaba fusionándose con lisosomas que contienen enzimas que degradaran su contenido.

APLICACIONES Enfermedades Monogénicas Hereditarias Un solo gen es el que está alterado de manera que no realiza correctamente su función. Una nueva copia del gen en su “versión” correcta podría ser introducida en el individuo afectado para substituir el gen alterado. Enfermedades Adquiridas Como neoplasias o enfermedades infecciosas. Enfermedades como Cáncer, SIDA.

APLICACIONES

APLICACIONES Terapia Génica del Cáncer Aumento de la respuesta inmune celular antitumoral (terapia inmunogénica). Introducción de genes activadores de drogas dentro de las células tumorales o terapia de genes suicidas. Normalización del ciclo celular. Manipulación de las células de la médula ósea. Protección de las células normales de los efectos de la quimioterapia o radioterapia.

APLICACIONES Terapia Génica del SIDA Aproximaciones tanto in vivo como ex vivo, mediante el empleo de vectores retrovirales portadores de genes de la cápside o la envoltura del VIH, como la glicoproteína 120, siendo los linfocitos T las células diana. La introducción de genes que produzcan ribozimas que degraden el RNA viral. La terapia con genes suicidas, similar a la utilizada en la terapia del cáncer

APLICACIONES

APLICACIONES Factores que condicionan su uso Tipo de herencia: Enfermedades Monogénicas son mejores candidatas que las Enfermedades Multifactoriales. Patrón de herencia: Enfermedades recesivas son mejores candidatas a ser tratadas que las Enfermedades dominantes. Naturaleza de la mutación que causa la enfermedad: Enfermedades que se generan por pérdida de la función son mejores candidatas que las que se generan como consecuencia de una ganancia funcional. Tamaño del gen que se inserta en el vector: Los genes con secuencias de pequeño tamaño son siempre mejores candidatos. Tejido donde se manifiesta la enfermedad: Es mas tratable si es un tejido cuyas células puedan ser extraídas, cultivadas con facilidad in vitro, resistentes a la manipulación y reintroducidas sin dificultad en el organismo.

Gracias!!!!