-
TERAPI GEN PADA MANUSIAdr. Helsy Junaidi, M.Biomed
-
PRE TEST
-
POKOK BAHASAN
Pendahuluan
Definisi Terapi Gen
Jenis Terapi Gen
Metoda Terapi Gen
Prasyarat Terapi Gen
Contoh Terapi Gen
-
PENDAHULUAN• 5000 penyakit bawaan
ØKebanyakan bersifat genetik• Defisiensi produk gen•
-
Definisi
Terapi untuk
mengobati penyakit
tententu
menginsersikan gen yang telah diperbaiki
atau gen tertentu kedalam genom sel-sel
atau jaringan individu
menggantikan gen yang abnormal
penyebab penyakit tersebut
-
PRINSIP TERAPI GEN• Insersi gen yang normal pada lokasi yang tidak spesifik
di dalam genom • untuk menggantikan gen yang tidak berfungsi.• Prinsip umum yang paling sering digunakan
• Gen abnormal dihilangkan dari genom individu dan digantikan oleh gen yang normal • Homologous recombination
• Gen abnormal diperbaiki melalui cara selective reversemutation• Mengubah regulasi (pengaturan) gen tertentu.
-
Jenis Terapi Gen
• Terapi gen sel somatik (somatic cell gene therapy)
• Terapi gen sel germinal (Germ line cell genetherapy)
-
Jenis Terapi Gen
• Terapi gen sel somatik (somatic cell genetherapy)• gene therapy non hereditable• gen yang normal atau telah dimodifikasi ditransfer ke
dalam sel-sel somatik pasien
• mengobati/mengatasi gejala penyakit pasien • tidak dapat diturunkan kepada generasi selanjutnya• gen yang telah diperbaiki ini hanya ada pada sel-sel
somatik saja dan tidak ada pada sel-sel germinal.
• mirip dengan transplantasi sel, jaringan atau organ• Lebih rumit dan lebih berbahaya
• Terapi gen sel germinal (Germ linecell gene therapy)
• Gen yang mengalami defek pada sel-sel germinal • diperbaiki dengan cara menginsersikan dan
mengintegrasikan gen yang normal atau gen yangtelah dimodifikasi kedalam genom sel-selgerminal
• Gen yang telah diinsersikan ini kemudian akanditurunkan ke generasi berikutnya
• Sangat bermanfaat untuk mengatasi penyakit-penyakitgenetik dan penyakit-penyakit yang bersifat herediter
• masih sulit dilakukan karena alasan teknis dan etikà mengubah genetik seseorang
-
METODA TERAPI GEN
• Transfer gen yang telah dimodifikasi atau gen normal kedalam sel-sel sasaran pada pasien
1. Menggunakan vektor biologi yaitu virus2. Menggunakan cara non virus• naked DNA• oligonucleotides• lipoplexes dan polyplexes• hibrid methods• dendrimers
-
Transfer Gen menggunakan vektor biologi
• Vektor biologi yang digunakan adalah virus • susunan genetiknya telah diubah sehingga dapat membawa gen manusia
yang normal• gen yang telah diperbaiki dimasukkan kedalam sel-sel sasaran pada tubuh
manusia dengan cara tertentu dan kemudian berintegrasi pada genom tertentu
• gen-gen pada virus yang dapat menyebabkan penyakit harus dihilangkan dan diganti dengan gen-gen yang telah diperbaiki
• contoh virus A diketahui dapat bereplikasi atau memperbanyak diri dengan cara menginsersikan gen-gen nya kedalam genom sel-sel host. • virus ini mempunyai 2 jenis gene yaitu gen A dan gene B
• Gen A mengkode protein untuk menginsersikan gen-gen nyakedalam genom sel host (inang)
• Gen B menyebabkan timbulnya penyakit pada host• gen C adalah gen yang telah diperbaiki àmenggantikan gen B• gen A tetap dipertahankan untuk menjalankan fungsinya.
-
Transfer Gen menggunakan vektor biologi
• Vektor biologi yang digunakan adalah virus • Adenovirus merupakan virus generasi pertama
yang digunakan dalam terapi gen dan sangatefektif sebagai vektor pembawa transgen• Virus lain• retrovirus• adeno-associated viruses• virus herpes simplex• virus penyebab HIV
-
Transfer Gen menggunakan vektor biologi
• Retrovirus• Materi genetik pada virus ini adalah dalam bentuk
RNA• Ketika retrovirus menginfeksi sel sasaran (host)
• RNA retrovirus, ensim reverse transcriptase dan integrase masuk kedalam sel sasaran
• RNA retrovirus akan diubah menjadi DNA melalui proses reverse transcriptionmenggunakan ensim reverse transcriptase
• DNA kemudian akan ditransfer kedalam inti sel sasaran • berintegrasi pada tempat tertentu di genom
sel sasaran dengan bantuan ensim integrase• DNA yang telah diperbaiki ini juga akan
terintegrasi pada tempat tertentu di genom sel sasaran
-
Transfer Gen menggunakan vektor biologi
• Retrovirus• Salah satu masalah yang dapat terjadi pada terapi gen• ensim integrase dapat menginsersikan materi genetik virus pada tempat yang kurang sesuai• pada bagian tengah gen-gen endogen pada host• gen endogen ini tidak dapat berfungsi dikenal sebagai insertional mutagenesis
• pada gen pengatur fungsi gen lainnya• proses pembelahan sel dapat tidak terkendali dan berubah menjadi sel kanker
• Hal ini sekarang dapat diatasi dengan menggunakan ensim Zinc finger nucleases5• Keuntungan menggunakan retrovirus• transgen yang dimasukkan bisa di transmisikan kesemua sel yang terinfeksi dan turunannya
• Kerugian• dapat menyebabkan terjadinya mutasi genetik yang berbahaya selama tahap pengintegrasian
-
Transfer Gen menggunakan vektor biologi• Adenovirus
• Ketika virus adenovirus menginfeksi sebuah sel inang• molekul DNA virus tersebut akan dimasukkan kedalam sel inang tersebut• materi genetik adenovirus tidak bersatu dengan materi genetik sel inang• molekul DNA virus terletak bebas dalam inti sel dan proses transkripsinya
berlangsung secara sendiri• molekul DNA virus tidak ikut berreplikasi ketika sel mengalami
pembelahan sehingga sel-sel inang hasil pembelahan tidak mengandungDNA virus• membutuhkan pemasukkan kembali gen-gen yang sudah
dimodifikasi ke dalam populasi sel yang baru• Sebaliknya keadaan ini akan mencegah terjadinya kanker
• Gendicine• adenovirus yang telah mengandung gen p53 yang digunakan pada terapi
gen untuk mengobati penyakit kanker pada kepala dan leher• sudah diizinkan oleh FDA China untuk digunakan pada manusia pada
tahun 2003• FDA Amerika Serikat telah menyetujui advexin, suatu vektor yang serupa
dengan Gendicine untuk digunakan di Amerika serikat pada tahun 2008
-
Transfer Gen menggunakan vektor adenovirus
(diunduh dari www.acceleratingfuture.com/michael/blog/?p=455)
http://www.acceleratingfuture.com/michael/blog/?p=455
-
Transfer Gen menggunakan cara non virus
• Keuntungan• dapat diproduksi dalam jumlah besar • immunogenisitas pada sel inang yang rendah
• Beberapa metoda non virus yang dapat digunakan adalah• Naked DNA• metoda transfeksi non virus yang sangat sederhana
Øpenelitian klinik dengan cara menyuntikan naked DNA secara intramuskular menunjukkan sebagian hasil yang sukses dan sebagian lagi mengalami kegagalan
Øekspresi gen pada metoda transfeksi ini sangat rendah dibandingkan dengan cara transfeksi lainnya
-
Transfer Gen menggunakan cara non virus
• Beberapa metoda non virus yang dapat digunakan adalah• Oligonukleotida• Metoda menginaktifkan gen-gen yang terlibat dalam
proses penyakit. • Menggunakan antisense yang spesifik untuk gen
sasasaran• mengganggu proses transkripsi gen sasaran
yang rusak.• Menggunakan oligonukleotida rantai ganda
(double strand oligonucleotide) • mengikat faktor-faktor transkripsi yang
diperlukan untuk regulasi promoter gen sasaran
-
Transfer Gen menggunakan cara non virus
• Beberapa metoda non virus yang dapat digunakan adalah• Lipoplexes and polyplexes
• Meningkatkan efisiensi transfer dengan cara melindungi DNA dari kerusakan dan memfasilitasi pemasukkannya kedalam sel
• Menggunakan molekul lipid • lipoplexes dan polyplexes
• dirancang untuk melindungi DNA dari proses degradasi selama proses transfeksi
• membungkus plasmid yang mengandung DNA dalam bentuk seperti micelle atau liposome
• lipoplexes atau polyplexes yang telah mengandung DNA dikenal sebagai lipoplex.
• lipoplex akan berinteraksi dengan membran sel dan masuk kedalam secara endositosis
• endosome yang mengandung lipoplex ini kemudian akan lisis dan transgen yang ada di dalamnya akan dikeluarkan ke dalam sitoplasma sel untu kemudian akan masuk ke dalam inti sel
-
Transfer Gen menggunakan cara non virus
• Beberapa metoda non virus yang dapat digunakan adalah• Metoda Hibrid (Hybrid method)
• Untuk meningkatkan efisiensi trnasfer transgen dikembangkan metoda hibrid (campuran) yaitu kombinasi liposome dengan virus influenza atau HIV yang diinaktifkan
-
HAMBATAN DALAM TERAPI GEN• Beberapa faktor yang menghambat efektivitas penggunaan
terapi gen • Masa hidup alami terapi gen yang pendek (Short-lived
nature of gene therapy)• gen yang dimasukkan kedalam sel-sel target harus
dapat berfungsi• sel-sel yang mengandung gen terapi ini harus dapat
hidup lama dan stabil. • Respons Imunologik
• adanya stimulus tertentu yang merangsang timbulnya respons imunologik dapat menurunkan efektivitas terapi gen
• adanya respon imunologik ini juga akan menyulitkan pengulangan terapi gen pada pasien
• Masalah dengan virus yang berfungsi sebagai vektor• toksisitas, reaksi imunologik dan inflamasi, kontrol
gen dan jaringan sasaran. • kemungkinan pulihnya kembali kemampuan virus
untuk menyebabkan penyakit pada manusia
• Kelainan gen multipel• terapi gen sulit digunakan untuk mengobati penyakit-
penyakit yang disebabkan oleh adanya kombinasi gen-gen yang mengalami kerusakan
• penyakit jantung, tekanan darah tinggi, Alzheimer, artritis dan diabetes.
• Potensi untuk timbulnya tumor• Bila DNA diintegrasikan pada tempat yang salah di dalam
genom, misalnya pada daerah tumor suppressor gene, hal ini dapat menyebabkan timbulnya tumor.
• pasien dengan X-linked severe combinedimmunodeficiency (X-SCID) yang diterapi dengan sel punca darah (Hematopoietic stem cells yang diinfeksioleh retrovirus yang mengandung transgen
• Tiga dari 20 pasien yang diterapi menderitaleukemia6
http://en.wikipedia.org/wiki/SCID
-
Prasyarat
• National Institute of Health (NIH)• Gen harus di klon dan diketahui karakteristiknya• harus tersedia dalam bentuk murni
• Metoda efektif• Resiko terapi gen • harus dievaluasi secara berhati-hati• seminimal mungkin
• Penyakit tidak dapat diobati dengan cara lainnya• Harus ada data penelitian pendahuluan
-
Contoh Terapi Gen• Contoh penggunaan adenovirus
dalam terapi gen
• terapi gen yang dipakai untukmengobati cystic fibrosis (CF)
• virus adenovirus yang membawa gen CF diinhalasi oleh pasien
• sel-sel paru akan terinfeksi dan mensintesaproduk gen CF untuk mengatasi simptomdan gejala penyakit
• kuatnya reaksi imunologik tubuhmenyebabkan terapi gen menjadi tidakefektif
• Sel-sel yang terinfeksi virus dan mengandung transgen akan mati dan tidak bisa memperbanyak diri
• Terapi gen pada manusia pertama kali dilakukan tahun 1990• penyakit ”Adenosine deaminase-deficient
severe combined immunodeficiency disease(ADA-SCID)
• SCID• penyakit autosomal yang jarang terjadi• penderita tidak mempunyai sistem imun • beberapa penderita mengalami defisiensi
ensim adenosine deaminase (ADA)
• kadar deoxyadenosine yang terfosforilasimeningkat mencapai tingkat toksik dan terakumulasi dalam limfosit T
• membunuh sel limfosit.