Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy...
Transcript of Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy...
![Page 1: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/1.jpg)
Γονιδιακή Θεραπεία (Gene Therapy)
Α. Ηλιόπουλος
Καθηγητής Βιολογίας
![Page 2: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/2.jpg)
MIT
Technology Review
Rewriting Life:
2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare diseases.
2017: Η γονιδιακή θεραπεία στο προσκήνιο
Θαλασσαιμία
![Page 3: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/3.jpg)
Τι είναι η γονιδιακή θεραπεία?
Τεχνολογία για την επιδιόρθωση ελαττωματικών γονιδίων που είναι υπεύθυνα για την ανάπτυξη νοσημάτων στον άνθρωπο.
![Page 4: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/4.jpg)
Στόχος
Η μεταφορά και έκφραση του θεραπευτικού γονιδίου στα κύτταρα-στόχο
Ιδανικά: διόρθωση του ελαττωματικού γονιδίου εντός του κυττάρου
Εναλλακτικά: Προσθήκη του θεραπευτικού γονιδίου
![Page 5: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/6.jpg)
Οι ιοί χρησιμοποιούνται ως φορείς γονιδίων
• Γενετικά στοιχεία (όχι μικρόβια!)
• Bασίζονται στο κύτταρο-ξενιστή για τις βασικές
βιοχημικές τους ιδιότητες (π.χ. Ριβοσώματα, ATP)
• Γενετικό υλικό μέσα σε πεπτιδικό περίβλημα (καψίδιο)
• Αναπαράγονται μέσα στο ζωντανό κύτταρο
• Σχήμα: ελικοειδές ή πολυγωνικό
• Ακανθες: πρωτεϊνικές προεκβολές για διευκόλυνση
προσκόλλησης
• Ορισμένοι (αλλά όχι όλοι) ιοί θανατώ-
νουν το κύτταρο ξενιστή ή προκαλούν
την οριστική μετατροπή του.
![Page 7: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/7.jpg)
Το γενετικό υλικό των ιών
Ρετροϊοί, πολιοϊός, βακτηριοφάγος R17
Ιός της δαμαλίτιδας αδενοϊός
Παρβοϊός,
ρεοϊός βακτηριοφάγος Τ4, ερπητοϊός
Βακτηριοφάγος Μ13
SV40, polyoma
![Page 8: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/9.jpg)
Ιός Epstein-Barr
• Δίκλωνο DNA. Kωδικοποιεί για περίπου 80 ιικές πρωτεϊνες.
• Μολύνει >90% του πληθυσμού αλλά είναι εν γένει ασυμπτωματικός
• Μόλυνση σε ενήλικες επιφέρει λοιμώδη μονοπυρήνωση (υψηλός πυρετός,
κακουχία, λεμφανδενοπάθεια, φαρυγγαλγία).
• Σε ασθενείς σε ανοσοκαταστολή επανεργοποιείται και συμβάλλει στην
ανάπτυξη κακοηθειών ( Λέμφωμα Burkitt, ρινοφαρυγγικό κακρκίνωμα κ.α.)
Epstein-Barr virus Καρκίνωμα του ρινοφάρυγγα
![Page 10: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/10.jpg)
•Ρετροϊοί: μονόκλωνο RNA •8500 nt •Αντίστροφη μεταγραφάση του ιού •RNA Πολυμεράση του κυττάρου •Ενσωματώνονται στο DNA • Επιφέρουν μεταβολές στην λειτουργία του κυττάρου
Ρετροϊοί
![Page 11: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/11.jpg)
Εργαλεία: Ιικοί φορείς
![Page 12: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/12.jpg)
Γιατί να χρησιμοποιήσουμε ιούς? Εξελικτικά, οι ιοί έχουν αναπτύξει μηχανισμούς ενθυλάκωσης και εισαγωγής γονιδίων σε κύτταρα του ανθρώπου. Πρακτικά, μπορούν να επιμολύνουν όλα τα κύτταρα-στόχους ανάλογα με τον τροπισμό τους. Γενετικά τροποποιήσιμοι ώστε να μην αντιγράφονται εντός του κυττάρου ξενιστή
![Page 13: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/13.jpg)
Iικοί φορείς για γονιδιακή θεραπεία (Gene Therapy Vectors)
Τρεις τύποι φορέων χρησιμοποιούνται:
• Αδενοϊοί (Adenoviruses)
• Ρετροϊοί (Retroviruses) – περιλαμβάνουν τους λεντι-ιούς
• Σχετιζόμενοι με τους αδενοϊούς (Αdeno-associated viruses)
![Page 14: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/14.jpg)
Αδενοϊοί •Αποκτούνται σε μεγάλες συγκεντρώσεις (τίτλους).
• Επιμολύνουν πολλούς τύπους κυττάρων (διαιρούμενων και μη).
• Μπορούν να φέρουν μεγάλα ενθέματα (διαγονίδια).
Ισχυρή ανοσολογική απόκριση που τους απενεργοποιεί. Δεν ενσωμα-τώνονται στο γονιδίωμα (παροδική έκφραση διαγονίδιου).
Ρετροϊοί • Δεν είναι τοξικοί για το κύτταρο • Αντίγραφα ενσωματώνονται
(μαζί με το διαγονίδιο) στο DNA
Σχετικά μικρά ενθέματα (μέχρι 8 kb). Στοχεύουν μόνο διαιρούμενα κύτταρα. Κίνδυνος από την ενσωμάτωση σε περιοχές γονιδίων.
Λεντι-ιοί Επιμολύνουν διαιρούμενα και μη-διαιρούμενα κύτταρα.
Κίνδυνος από την ενσωμά-τωση σε περιοχές γονιδίων.
Αdeno-associated
• Επιμολύνουν διαιρούμενα και μη-διαιρούμενα κύτταρα.
• Με την μορφή επισώματος ή σταθερά ενσωματωμένα σε περιοχή του chr.19.
Ισχυρή ανοσολογική απόκριση που τους απενεργοποιεί.
![Page 15: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/17.jpg)
Παραδείγματα εφαρμογών γονιδιακής θεραπείας
![Page 18: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/18.jpg)
IL2Rγ
• Ο υποδοχέας IL-2R (IL-2 receptor) εκφράζεται σε Τ, Β και ΝΚ κύτταρα: η έλλειψη της γ αλυσίδας οδηγεί σε απουσία λειτουργικών Β, Τ και ΝΚ κυττάρων.
• Άτομα με X-SCID είναι επιδεκτικά σε μολύνσεις και πεθαίνουν σε μικρή ηλικία (< 3 μήνες). • Μόνο το 1/3 των ασθενών με X-SCID έχουν οικογενειακό ιστορικό για SCID, εξηγείστε τα 2/3…
![Page 19: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/19.jpg)
IL2Rγ
• Ο υποδοχέας IL-2R (IL-2 receptor) εκφράζεται σε Τ, Β και ΝΚ κύτταρα: η έλλειψη της γ αλυσίδας οδηγεί σε απουσία λειτουργικών Β, Τ και ΝΚ κυττάρων.
• Άτομα με X-SCID είναι επιδεκτικά σε μολύνσεις και πεθαίνουν σε μικρή ηλικία (< 3 μήνες). • Μόνο το 1/3 των ασθενών με X-SCID έχουν οικογενειακό ιστορικό για SCID, τα 2/3 οφείλονται σε de novo μεταλλάξεις στη γαμετική σειρά (ή το γονιμοποιημένο ωάριο)
![Page 20: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/20.jpg)
IL2Rγ
• Ο υποδοχέας IL-2R (IL-2 receptor) εκφράζεται σε Τ, Β και ΝΚ κύτταρα: η έλλειψη της γ αλυσίδας οδηγεί σε απουσία λειτουργικών Β, Τ και ΝΚ κυττάρων.
• Άτομα με X-SCID είναι επιδεκτικά σε μολύνσεις και πεθαίνουν σε μικρή ηλικία (< 3 μήνες). • Μόνο το 1/3 των ασθενών με X-SCID έχουν οικογενειακό ιστορικό για SCID, τα 2/3 οφείλονται σε de novo μεταλλάξεις στη γαμετική σειρά (ή το γονιμοποιημένο ωάριο)
• Υπολειπόμενο πρότυπο κληρονόμησης. Γιατί μια μητέρα-φορέας θα έχει πάντα 50% πιθανότητα να γεννήσει παιδί με X-SCID αφού το ένα Χ αδρανοποιείται ?
![Page 21: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/21.jpg)
IL2Rγ
• Ο υποδοχέας IL-2R (IL-2 receptor) εκφράζεται σε Τ, Β και ΝΚ κύτταρα: η έλλειψη της γ αλυσίδας οδηγεί σε απουσία λειτουργικών Β, Τ και ΝΚ κυττάρων.
• Άτομα με X-SCID είναι επιδεκτικά σε μολύνσεις και πεθαίνουν σε μικρή ηλικία (< 3 μήνες). • Μόνο το 1/3 των ασθενών με X-SCID έχουν οικογενειακό ιστορικό για SCID, τα 2/3 οφείλονται σε de novo μεταλλάξεις στη γαμετική σειρά (ή το γονιμοποιημένο ωάριο)
• Υπολειπόμενο πρότυπο κληρονόμησης. Η απενεργοποίηση του X αναστρέφεται στα γαμετικά κύτταρα, άρα 50% πιθανότητα να γεννηθεί παιδί με X-SCID από μητέρα-φορέα.
![Page 22: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/22.jpg)
IL2Rγ
Αντιμετώπιση των ασθενών: 1) Προφύλαξη (στείρο περιβάλλον, αντιβιοτικά,
αντι-ιικά φάρμακα, ανοσοσφαιρίνες) 2) Μεταμόσχευση μυελού των οστών από υγιή δότη
για επαναδημιουργία του ανοσοποιητικού. Μειονέκτημα: ο δότης πρέπει να έχει το ίδιο τύπο πρωτεϊνών HLA που είναι υπεύθυνες για την ανίχνευση «ξένων» προς τον οργανισμό αντιγόνων.
3) Γονιδιακή θεραπεία χρησιμοποιώντας μυελό του πάσχοντος.
![Page 23: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/23.jpg)
IL2Rγ
![Page 24: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/24.jpg)
IL2Rγ
Προβλήματα: Σε 3 περιπτώσεις ασθενών εμφανίστηκε λευχαιμία: ένθεση του ρετροϊού στον γενετικό τόπο LMO2 που έχει συσχετισθεί με Τα λευχαιμίες.
![Page 25: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/25.jpg)
Γονιδιακή θεραπεία θαλασσαιμίας
![Page 26: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/26.jpg)
Μη ιικοί φορείς για γονιδιακή θεραπεία: λιποσώματα
![Page 27: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/27.jpg)
Κυστική Ίνωση (Cystic Fibrosis)
•Κληρονομική μονογονιδιακή νόσος (μεταλλάξεις στο γονίδιο CFTR), αυτοσωμικό υπολειπόμενο πρότυπο κληρονόμησης.
• Προσβάλλει σχεδόν αποκλειστικά την καυκάσια φυλή σε συχνότητα 1/2500 γεννήσεις, ενώ το 4-5% είναι ασυμπτωματικοί φορείς (ετεροζυγώτες).
• Οδηγεί σε σταδιακή νόσο των πνευμόνων (χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια, επανειλημμένες λοιμώξεις του κατώτερου αναπνευστικού) και παγκρεατική ανεπάρκεια (στην εξωκρινή μοίρα) και ↑ ηλεκτρολύτες στον ιδρώτα (Να, Cl).
• Η CFTR είναι δίαυλος χλωρίου. Μεταλλάξεις επιφέρουν τη δυσλειτουργία του με αποτέλεσμα τη μειωμένη έκκριση χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα και απώλεια υγρών στους πνεύμονες που οδηγεί στη συσσώρευση βλέννας.
![Page 28: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/28.jpg)
Λιποσώματα για τη θεραπεία της κυστικής ίνωσης
![Page 29: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/29.jpg)
Μη ιικοί φορείς για γονιδιακή θεραπεία: λιποσώματα
Πλεονεκτήματα: Ευκολία στην προετοιμασία, ασφάλεια στη χρήση
Μειονεκτήματα: Μικρή ικανότητα διαμόλυνσης in vivo και απελευθέρωσης του γονιδίου ή siRNA
![Page 30: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/30.jpg)
Για Μελέτη:
• Alberts, Κεφάλαιο 6, σελ 290-293
• Thomson, Κεφάλαιο 13, σελ. 483-491
• Διαφάνειες και σημειώσεις στο e-class
![Page 31: Γοειδιαβή Θελακεία (Gene Therapy) · 2017 Was the Year of Gene-Therapy Breakthroughs Gene-fixing treatments have now cured a number of patients with cancer and rare](https://reader033.fdocuments.us/reader033/viewer/2022060303/5f08e2937e708231d4243191/html5/thumbnails/31.jpg)
Ιοί (viruses): γενετικά στοιχεία που συσκευάζονται μέσα σ’ ένα πρωτεϊνικό ‘κέλυφος’
• Bασίζονται στο κύτταρο-ξενιστή για τις βασικές βιοχημικές τους ιδιότητες
(π.χ. Ριβοσώματα, ATP)
• Αναπαράγονται μέσα στο ζωντανό κύτταρο
• Ορισμένοι (αλλά όχι όλοι) ιοί θανατώνουν το κύτταρο ξενιστή ή προκαλούν
την οριστική μετατροπή του.