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 transplantacja szpiku terapia genowa modyfikacja farmakologiczna zmutowane RNA degradacja mRNA (enzymy) Zmutowane białko podaż białka prawidłowego poprawa funkcji zaburzenie leczenie dietetyczne metaboliczne farmakologiczne leczenie fenotyp kliniczny interwencja medyczna interwencja chirurgiczna rodzina 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-3-metyloglutarylo-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 proto-onkogenu 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”)