Leczenie chorób genetycznych

Leczenie chorób
genetycznych
Usunięcie, zmniejszenie skutków choroby
informowanie pozostałych członków
rodziny o ryzyku zachorowania
poradnictwo genetyczne
diagnostyka prenatalna
Stan obecny
Choroby wieloczynnikowe:
Cukrzyca typu 1: leczenie insuliną,
leczenie chirurgiczne: wady serca,
rozszczepy podniebienia, pylorostenoza
poprawa jakości życia u pacjentów z
nadciśnieniem, choroba wieńcową,
psychozami (nieznajomość etiologii czy
złożonej patogenezy)
Choroby jednogenowe
problemy
Nadal nie zidentyfikowany gen (75%) lub
nieznana całkowicie patogeneza choroby:
PKU
uszkodzenie w okresie prenatalnym płodu
jeśli brak wywiadu rodzinnego
Leczenie w okresie prenatalnym
Leczenie farmakologiczne:
Niedobór biotynidazy: podaż biotyny kobiecie
w ciąży
kwasica metylmalonowa: podaż kobalaminy
WPN: podaż dexametazonu
Leczenie chirurgiczne:
wodonercze
przepuklina przeponowa
zespół podkradania bliźniak-bliźniak
wodogłowie
Konieczność długofalowej obserwacji:
początkowo ocenianie jako skuteczne
leczenie może nie być „doskonałe” (PKU)
dzięki przeżyciu pacjenta mogą ujawniać
się objawy ze strony innych narządów,
których początkowo nie były (galaktozemia,
cystynoza, retinoblastoma)
objawy uboczne leczenia (hemofilia,
talasemia)
Heterogenność genetyczna
konieczność identyfikacji podstawowego
defektu: hiperfenyloalaninemia (PKU i
zaburzenia metabolizmu biopteryny,
łagodna hiperfenyloalaninemia)
produkt białkowy o prawidłowej ale słabej
funkcji i białko o negatywnym dominującym
efekcie (osteogenesis imperfecta)
Zmutowany gen
zmutowane RNA
Zmutowane białko
zaburzenie
metaboliczne
fenotyp kliniczny
rodzina
transplantacja szpiku
terapia genowa
modyfikacja farmakologiczna
degradacja mRNA (enzymy)
podaż białka prawidłowego
poprawa funkcji
leczenie dietetyczne
farmakologiczne leczenie
interwencja medyczna
interwencja chirurgiczna
poradnictwo genetyczne
badania nosicieli
diagnoza
presymptomatyczna
Leczenie zaburzeń metabolicznych
Leczenie dietetyczne:
PKU, galaktozemia
skuteczne ale konieczność stosowania całe życie
uzupełnianie brakujących związków:
niedoczynność tarczycy, niedobór biotynidazy
zmiana przemian metabolicznych
zaburzenia cyklu mocznikowego (benzoesan sodu)
cholestyramina, żywice jonowymienne w rodzinnej
hipercholesterolemii
Leczenie zaburzeń metabolicznych
Hamowanie
inhibitory HMG CoA ( 3 hydroksy-3metyloglutarylo-koenzym A) w rodzinnej
hipercholesterolemii= statyny
usuwanie toksycznych związków
usuwanie LDL z surowicy w rodzinnej
hipercholesterolemii
Leczenie na poziomie białka
Poprawa funkcjonowanie zmutowanego białka
wrodzone błędy metaboliczne reagujące na podaż
witamin: niedobór biotynidazy -biotyna,
homocystynuria -pirydoksyna (B6) kofaktor
enzymu
uzupełnianie brakującego białka pozakomórkowego
hemofilia- czynnik VIII, niedobór 1 AT- 1 AT,
uzupełnianie brakującego białka
wewnątrzkomórkowego
SCID- PEG ADA (ADA deaminaza adenozyny z
polietyloglikolem)
choroba Gauchera- glukocerebrozydaza
Transplantacje
Podawane komórki zawierają genotyp biorcy forma transferu genów, odbiorca staje się
mozaiką.
Transplantacja organów lub komórek by
wprowadzić prawidłową postać genów ( tzw.
„wild-type”) przeszczep wątroby u osób
homozygot rodzinnej hipercholesterolemii,
przeszczepy szpiku w talasemiach, ch.
spichrzeniowych
zastąpienie komórek zniszczonych prze chorobę
komórkami zdrowymi(przeszczep wątroby u osób
z niedoborem 1 AT- marskość)
przeszczep szpiku u osób z niedoborami
odporności (SCID)
Transplantacje
Transplantacje
Choroby spichrzeniowe lizosomalne przeszczepiane komórki szpiku są źródłem:
enzymów lizosomalnych, wychwytywanych z
płynu pozakomórkowego przez komórki ich
pozbawione
są źródłem komórek jednojądrzastych układu
fagocytującego, które po przeszczepie będą
głównie pochodzić od dawcy (nawet dotyczy to
okołonaczyniowych komórek mikrogleju w
OUN)
Transplantacje
choroba Gauchera (poprawa wzrastania, bólów
kostnych, splenomegalii)
zespół Hurler (zmniejszenie hepatosplenomegalii,
poprawa ruchomości w stawach, zmniejszenie
zmętnienia rogówki, niestety przeszczep szpiku
nie koryguje zmian szkieletowych, rozwój
intelektualny lepszy jeśli komórki pochodzą od
zdrowej homozygoty)
leukodystrofia-choroba Krabbego (choroba
degeneracyjna dotycząca istoty białej) po
przeszczepie szpiku nie tylko zahamowanie
rozwoju choroby ale też ustąpienia widocznych
zmian w CT
Transplantacje - problemy
Nadal duża śmiertelność po zabiegu
infekcje spowodowane immunosupresją i
chorobą GVH
ograniczony dostęp do narządów
rozwiązanie:
zabezpieczenie komórek pnia pacjenta,
hodowla in vitro i poddanie ich terapii genowej
następnie przeszczep ich do pacjenta
Terapia genowa
Próba uzyskania efektu leczniczego poprzez
wprowadzenie do komórki genu prawidłowego
w miejsce genu brakującego lub zmutowanego
obecnie próby kliniczne obejmują wyłącznie
terapie genową komórek somatycznych
(możliwości techniczne i względy etyczne)
1980 próby wprowadzenia genu globiny do
komórek szpiku chorego na talasemię
1990 pierwszy udany transfer genu deaminazy
adenozyny do limfocytów 4-letniej chorej na
SCID
Terapia genowa
Uzupełnić brakujący gen, który stracił swoją
funkcję (PKU, CF, uszkodzony gen pozostaje w
komórce, nie ma znaczenia gdzie w genomie się
umiejscowi, czasami konieczność uzupełniania
kofaktora dla produktu genu n.p.
tetrahydrobiopteryna dla hydroksylazy
fenyloalaniny)
zastąpić bądź zinaktywować gen z dominującą
mutacją (trudne n.p. zmniejszenie ilości
powtórzeń CAG w chorobie Huntingtona,
modyfikacja lub degradacja powstającego
zmutowanego RNA)
uzyskać efekt farmakologiczny-zmniejszenie
efektu genu zmutowanego (nowotwory)
Terapia genowa- konieczne warunki do
spełnienia
Znajomość locus i podstaw biochemicznych
choroby
posiadanie komplementarnego DNA genu
ciężkie objawy samej choroby i korzyści
przewyższają ryzyko w porównaniu z innymi
metodami leczenia
wystarczająca znajomość podstaw
molekularnych choroby (mutacje utraty funkcji i
mutacje dominujące)
możliwość regulacji ekspresji wprowadzanego
genu (talasemie, enzymopatie)
odpowiednie komórki docelowe ( łatwo dostępne,
o długim okresie przeżycia i najlepiej dzielące się)
Terapia genowa
idealne to komórki pnia szpiku kostnego
(trudno je izolować (większość komórek szpiku
nie jest komórkami pnia)
fibroblasty, hepatocyty, komórki mięśni,
komórki nabłonka naczyń krwionośnych
transfer genu do komórek hodowanych in vitro
transfer genu do komórek docelowych przy
użyciu wektorów
Terapia genowa
Retrowirusy: maja swoje 3 strukturalne geny, które
można zastąpić genem do przeznaczonym do
transferu
zalety: zdolność wejścia do każdej komórki,
skuteczna integracja z DNA gospodarza, jako
wektory pozbawione są zdolności do replikacji, nie
są toksyczne dla komórek, DNA jest stabilne i że
mogą przyłączyć duże fragmenty DNA (wkłady do
8kb)
ograniczenia: nie integruje z DNA komórek nie
dzielących się
Lentiwirusy: integrują z DNA komórek słabo
dzielących się lub nie dzielących się (neurony)
Terapia genowa
Adenowirusy: wnika do nie dzielących się
komórek, nie integrują z DNA, nawet nie
dzielących się komórek, mogą przyjąć duże
wkłady DNA (30-35 kb), niestety ich ekspresja
w komórkach utrzymuje się tylko przejściowo
(tygodnie, szybko eliminowane z jądra) i
wywołują silna odpowiedź zapalną i
immunologiczną
Wirusy typu adeno-associated :nie wywołują
reakcji zapalnej, infekują różne komórki,
stabilna integracja z DNA, niestety przyjmują
małe fragmenty DNA (5kb)
Terapia genowa
W chorobach neurologicznych:
wektory pochodne wirusa opryszczki
(neurotropizm, łatwa zdolność infekowania
wielu komórek, infekują też komórki nie
dzielące się, niestety krótkotrwała ekspresja)
wirusy AA (łatwo zakażają komórki OUN, niska
toksyczność i immunogenność)
tworzy się wektory hybrydowe
Terapia genowa
Wektory nie wirusowe:
liposomy zawierające DNA
sztuczne chromosomy
bezpośrednie iniekcje DNA
wady: DNA wprowadzane przez te wektory jest
degradowane przez lizosomy, albo nie
wprowadzane do jądra
Terapia genowa przeszkody
Przejściowa ekspresja na niskim poziomie
(tylko część komórek będących celem terapii
przyjmuje gen), transkrypcja genu ustaje po
kilku tygodniach
trudności z dotarciem do tkanki docelowej
(neurony)
regulacja aktywności genu (SCID, talasemie)
Terapia genowa-blokowanie genów
Terapia antysensownymi nukleotydami
oligonukleotydy z sekwencjami
komplementarnymi do sekwencji
nieprawidłowego mRNA wiążą się co
uniemożliwia translację
terapia rybozymowa
rybozymy -enzymy rozcinające mRNA tak
zaprojektowane by przecinały te sekwencje
mRNA, które zawierają mutację
Terapia genowa -ryzyko
Możliwość efektów ubocznych związanych z
działaniem samego wirusa lub genu
możliwość integracji w pobliżu protoonkogenu lub supresora nowotworów
(zmieniamy promotory retrowirusowe)
możliwość uszkodzenia jakiegoś
podstawowego genu (letalne mutacje są
rzadkie i śmierć będzie dotyczyła
pojedynczych komórek, ważne w przypadku
transferu do komórek germinalnych
(dominująca mutacja)
Terapia genowa
SCID X1 (komórki szpiku kostnego ex vivo
infekowane są retrowirusem z genem
podjednostki c receptora cytokin)
hemofilia B (gen czynnika IX z wirusem AA
wstrzykiwany do mięśnia szkieletowego)
dystrofia mięśniowa Duchenne’a (gen 11 kb)
niedobór deaminazy adenozyny( autologiczne
T limfocyty ex vivo infekowane retrowirusem z
genem ADA i podawane pacjentowi)
Terapia genowa chorób niedziedzicznych
Niedziedziczne nowotwory:
gen p53 - komórki raka płuc
gen kodujący cząsteczkę HLA-B7 - komórki
czerniaka
zakażenie HIV - geny kodujące białka blokujące
prawidłowe białka wirusa -limfocyty T helper
gen czynnika wzrostu endotelium - mięsień sercowy
w chorobie niedokrwiennej
choroby neurologiczne (projekty):
ch. Parkinsona - gen hydroksylazy tyrozyny wzrost
L-DOPA
glejaki - gen kinazy tymidynowej(gen „samobójca”)