teràpia gènica o l’utilització de gens per curar malalties · 2011-11-29 · malalties •...
TRANSCRIPT
Teràpia gènica o l’utilització de gens per curar malalties
Miguel Chillón, PhD.1 Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA) 2 CBATEG, Universitat Autònoma Barcelona3 Unitat de Producció de Vectors Virals de la Universitat
Autònoma de Barcelona
Novembre 23, 2011
Com curar una malaltia?
+ Medicaments
• Traumatisme …………….... Solucions Mecàniques
• Infeccions ………………....... Antibiòtics
• Malalties Metabòliques ……. Canvi de dieta/altres
• Malalties Genètiques ………. Solució Genètica Quina?Com?
Què és l’ADN? Què son els gens?L’ADN és el component químic dins del núcli d’una cèl·lula, que porta les instruccions per elaborar els organismes vius.
Els gens estan formats per l’ADN i cada gen conté les instruccions per coses molt concretes (color dels ulls, nombre de dits, etc.)
El conjunt de gens d’un individu és el genoma, i passa de pares a fills.
ColorTamanySituació en el cosNombreLímitsEstructuraFuncionalitatetc
Millions de generacions
Què passa quan hi ha un error a l’ADN (mutació)?
1) Per construir la cadira: clavar 4 potes per sota del seient amb claus i un martell.
2) Després………
Què passa quan hi ha un error a l’ADN (mutació)?
1) Per construir la cadira: clavar 4 potes per sota del seient amb claus i un martell.
2) Després………
X
Què passa quan hi ha un error a l’ADN (mutació)?
1) Per construir la cadira: clavar 2 potes per sota del seient amb claus i un martell.
2) Després………
Fites més importants en l’estudi de l’ADN (I)
• 1865: Lleis de Mendel de la genètica. L’herència es transmet en forma d’unitats discretes: gens.
X
X
X
X
• 1911: Morgan descriu l’arranjament dels gens en cromosomes.
Fites més importants en l’estudi de l’ADN (II)
• 1953: Watson i Crickdescobreixen l’estructura de doble hèlix de l’ADN.
• 1955: Les cèl.lules humanes contenen 46 cromosomes
• 1959: J. Lejeune descobreix la trisomia 21
Fites més importants en l’estudi de l’ADN (III)
• 1966: Severo Ochoa identifica el codi genètic
• 1972: Síntesi del primer ADN recombinant
• 1983: S’inventa la reacció en cadena de la polimerasa (PCR)
Fites més importants en l’estudi de l’ADN (IV)
• 1990: Inici del Projecte Genoma Humà
• 2001: Seqüenciació del genoma humà. No es troben diferències entre races.
• 2002: Seqüenciació del genoma de ratolí
Conseqüències de la seqüenciació del genoma humà
• Desenvolupament de programes informàtics per la manipulació de totes les dades generades.
• S’elaboren mapes genètics més acurats i permeten una identificació més precisa dels individus en funciódel seu codi genètic.
Conseqüències de la seqüenciació del genoma humà
• Desenvolupament de programes informàtics per la manipulació de totes les dades generades.
• S’elaboren mapes genètics més acurats i permeten una identificació més precisa dels individus en funciódel seu codi genètic.
• Es com el DNI, pero en lloc de tenir 8 xifres, té3.000.000.000 xifres !
Com es pot identificar una persona pel seu ADN?
Exemples de identificació: Detecció d’un gen causant d’una malaltia en una familia
?
1
11
4
32 2
4
3
Exemples de identificació: CSI
La roba de la víctima té taquesde sang. Per anàlisid’ADN es veu quehi ha sang de 2 persones diferents, una de elles, la víctima. La policiaté sospitosos……
1 2 3 4 5
Exemples de identificació: familiarPare Mare
1 2 3 4 5
Exemples de identificació: familiarPare Mare
1 2 3 4 5
Exemples de identificació: familiarPare Mare
1 2 3 4 5
Utilització de gens per curar malalties
Reintroducció de material genètic capaç de curar o atenuar la progressió d’una malaltia
DNA
GEN
RNA Proteïnanormal
alterat
Proteïnaanormal
Absència de proteïna
RNA alterat
Malaltia
Medicina actual
Les empreses farmacèutiques produeixen la proteïna:
• Es sintetitza químicament• l’extrauen d’animals• clonen el gen humà en bacteris que creixien en
grans fermentadors• clonen el gen en cèl·lules humanes que creixen en
bioreactors
Aquestes proteïnes s’han d’administrar una o varies vegades per dia per via sistèmica el que provoca efectes secundaris severs, tractaments cars, poc control dels nivells terapèutics, dificultat d’administració, i en alguns casos (com cervell) no és possible.
Biomedicina del futur
• Que siguin les propies cèl·lules del pacient les queprodueixen el fàrmac:
• Introduir el gen terapèutic en les cèl·lules afectades.
Biomedicina del futur
• Que siguin les propies cèl·lules del pacient les queprodueixen el fàrmac:
• Introduir el gen terapèutic en les cèl·lules afectades.
Aquestes proteïnes són produïdes constantment en l’organisme evitant variacions extremes dels seus nivells; és possible tenir un efecte terapèutic per tota la vida amb només una administració, la seva localització redueix els efectes secundaris, és una teràpia menys agressiva i més barata, es pot utilitzar per al tractament de malalties que afecten a cervell.
El virus del SIDA es pot utilitzar per a curar malalties
X 10.000
Adenovirus
• Associat a malalties lleus.
• Aproximadament 36 kb
• Receptor-específic
• Fàcil de produïr a nivells elevats (fins 1013 ptcl/ml)
• Elevada eficiència infecció de cèl.lules
• Elevada expressió del transgen
• Localització episomal : expressió temporalNo risc de mutagènesis
Seguretat: Virus deficients en replicació
Cl-CFTR
CFTR DNA
Experiments en cultiuscel.lulars
Cl-
Pulmó de no fumadorPulmó de fumador
Experiments en models animals
AdenovirusADN CFTR
Cl-CFTR
Experiments en models animals
Correcció del transport de clor
Voltaje
Fibrosi Quística - Ad/CFTR
Fibrosi Quística
Normal
CFTR DNA
clorCFTR
Adenovirus
Experiments en humans
Questions
• Quin és l’efecte de l’administració del vector amb el genterapèutic?
- Estimació de la correcció de la malaltia i de la seguretat
• Quin és l’efecte de la dosi? Les dosis altes, són tòxiques?
• Quina és l’estabilitat de la correcció?
Aquests assajos clínics són molt cars (més de 60-80 millions d’euros) i necessiten molt temps (entre 10 i 15 anys)
Fem curta una història llarga: 1996-2010
• S’han desenvolupat molts virus diferents, algunsque infecten molt específicament determinatsórgans.
• S’han identificat molts gens responsables de malalties
• S’han millorat molt les tècniques d’administració i análisi
Primer èxit de la teràpia gènica
Primer éxito de la terapia génica
Estudis de teràpia gènica amb èxit en humans
Malalties tractades per teràpia gènica actualment
Estudis de teràpia gènica en humans segons el pais
Tractaments de problemes d’audició
Adßgal
Tractament de problemes de visió
Intravitreal Injection
Subretinalinjection
Tractament per problemes al cervell6
setm
anes
1 6 s
etm
a nes
Tractament per problemes al cervell
brain biopsies
200 µm x 1.0 x 0.5 cm
~5 x 108 particles
GFP expression48-96 h later
CAV-2 transduction: human brain biopsies
CAVGFP
F13SC
TRACTAMENT DEL DOLOR
Adenovirus per infecció de cèl.lules ß pancreàtiques
Necessitat de manteniruns nivells constants de glucosa en sang:
•Producció d’insulina per múscul
•Manipulació del pàncrees
Malaltia de Crohn
Característiques biológiques de la Malaltia de Crohn
• Iniciada per factors ambientals no coneguts
• Individus genéticament predisposats
• Imflamació greu i ulceració de la paret intestinal, sovintasociada a fenòmens imflamatoris generalitzats
• 100% dels pacients necessiten medicació tota la vida
Problemes associats als tractamentsimmunomodulatoris actuals
• L’administració oral/intravenosa només permet que una fracció del fàrmac arribi a l’àrea afectada
• Per obtenir un efecte terapèutic es necesari incrementar la dosi.
• Aquest increment implica complicacions secondàriesgreus que sovint oblliguen a parar el tractament.
Inespecifitat i Complicacions secundàriesadministració sistèmica
Complicacions secòndaries en elstractaments per Crohn
• Corticosteroids: Problemes als ossos, endocrins i de creixement.
• Anticalcineurínics: Hipercolesterolemia, Hipomagnesemia, Hipertricosis
• AcM: Infeccions, limfoma
• FEGM: Tumors?
• Tiopurínics: Complicacions per hipersensibilitat (curt termini) o complicacions hematològiques (larg termini)
• Antimetabòlics: Tumors (?), toxicitat hepàtica, infeccions
Adenovirus quimèrics 5/40
Ad40SAd5 Ad40No infecta intestí
Infecta intestí
Es produeix fàcilment
No es produeix fàcilment
Es coneix molt bé la seva bioseguretat
No es coneix la seva bioseguretat
Producció i Purificació de vectors Ad5/40
First CsCl-gradient Second CsCl-gradient
Biodistribució de l’adenovirus quimèric 5/40
• Ad40S és capaç d’infectar colon (oral i rectal)
0
100
200
300
400
500
600
Esoph
agus
StomachProx
imal Int
estine
Distal
intesti
ne
Colon
INTRAVENOUS ROUTE
RLU
Ad5
Ad40S
Ad40.5
Ad5.40
INTRAVENOUS ROUTE ORAL ROUTE RECTAL ROUTE
0
100
200
300
400
500
600
Esopha
gus
Stomach
Proxim
al Int
estine
Distal
intest
ine
Colon
ORAL ROUTE
RLU
Ad5
Ad40S
Ad40.5
Ad5.40
0
100
200
300
400
500
600
Esopha
gus
Stomach
Proxim
al Int
estine
Distal
intest
ine
Colon
RECTAL ROUTE
RLU
Ad5
Ad40S
Ad40.5
Ad5.40
Ad40S.i.r.
Altres utilitats aplicades molt recentment
• La teràpia gènica també es pot utilitzar per la recerca bàsica i l’estudi de vies metabòliques, o de procesos molt complexes com per eixample el procés de formació de memoria:
Quins són els factors implicats en la creació, magatzematge i recuperació de la memòria?.
• Conèixer la resposta a aquestes preguntes es moltimportant per avançar en la búsqueda de tractamentscontra malalties neurodegeneratives o per a atenuar/evitar la pérdua de memòria durantl’envelliment.
Laboratoris
Col.laboradorsLaboratori de Recerca en Terapia Gènica-2 del CBATEG; (UAB)Dra. Assumpció BoschBelen Garcia Gemma PagésLorena Ariza Judit Homs
Laboratori de Recerca en Terapia Gènica-1 del CBATEG; (UAB)
Unitat de Producción de Vectors Virals de la UniversitatAutònoma de Barcelona
Institut Català de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)
Marta Miralles Dra. Maria OntiverosDan Cots Dra. Susana MiravetMarc García Dr. José PiedraAngela Sanchez Dra. Mercè MonfarAnna Massó Marcos TejeroCristina Penalva Meritxell Puig
Miguel Chillón
Howard Hughes Medical Institute (HHMI), Internal Medicine Department, Medical School, University of Iowa (USA)
Dr. Michael J. WelshDr. Joseph Zabner
Genethon III, France
Dr. Olivier DanosDr. Eric Kremer
IBD net
Dr. Jose Carlos PeralesDr. Miguel Angel GasullDra. Ester Fernandez
University, of Sapporo, Japan
Dr. Hirofumi Hamada
Alguna Pregunta Més (APM)
• Què s’ha de estudiar/fer per ser un científic?
• Qualsevol pot ser científic?
• És real la ciència que es veu a CSI, Parc Juràsic, GATACA, etc, etc?
• Val la pena fer recerca en Ciència i més especialment en Genètica (Teràpia Gènica)?
• Diferències entre cèl.lules mare i teràpia gènica
• Perills de treballar/modificar el genoma d’una persona
Laboratoris
MOLTES GRÀCIES PER LA VOSTRA ATENCIÓ !!!!