Terapia Génica: Tipos y Objetivos

Introducción al Tratamiento de Enfermedades Genéticas

• Consiste en la introducción de material genético en un paciente para corregir un defecto genético específico, insertando un gen funcional o dotando a las células de una nueva función.

Tipos de Terapia Génica

• Somática:
  • Implica la introducción de ADN en células no reproductivas.
  • No se transmite a la descendencia.
  • Está permitida en España.
• Germinal:
  • Involucra la introducción de ADN en células reproductivas.
  • Se transmite a la descendencia.
  • Plantea conflictos éticos y está prohibida en España.

Objetivos de la Terapia Génica

• Curar la enfermedad de por vida con un solo tratamiento y sin efectos colaterales.

Requisitos para Recurrir a la Terapia Génica

• La patología debe carecer de tratamiento efectivo y constituir un problema de salud pública sin alternativas.
• Se requiere un conocimiento detallado de los efectos a nivel molecular.
• Esto incluye la caracterización del gen, las células, tejidos y órganos afectados, el sistema de transferencia o vectores, y modelos animales.
• Es crucial contar con evidencia científica sólida que demuestre la mejoría en la salud del paciente o la resolución del problema.

Estrategias y Métodos Utilizados

Inserción Génica

• Se introduce un alelo normal de un gen defectuoso en las células sin modificar el gen existente.
• Utiliza vectores y células madre.

Bloqueo

• Se emplean ARN de interferencia (ARNsi).

Modificación Génica

• La modificación del gen defectuoso se realiza mediante mutagénesis dirigida.
• Considerada la opción ideal.
• Utiliza ribozimas, dedos de zinc y CRISPR-Cas9.

Sustitución Génica

• El alelo defectuoso se reemplaza por un alelo normal mediante recombinación homóloga.

Transferencia de Genes: In Vivo y Ex Vivo

• In Vivo: Implica la introducción directa de células modificadas en el individuo, sin que provengan del paciente.
• Ex Vivo: Se extraen células del paciente, se cultivan en laboratorio, se modifican genéticamente y se reintroducen en el paciente.

Métodos de Transferencia de Genes (Inserción Génica)

• Si se introduce ADN en bacterias, se transforman; en eucariotas, se transfectan, especialmente con vectores virales.

Sistemas No Virales

• Liposomas + Material Genético: Se fusionan a la célula diana.
• Cloruro Cálcico: Desestabiliza la membrana celular creando poros para que entre el ADN, pero no asegura que llegue al núcleo.
• Electroporación: Utiliza campos eléctricos para formar poros en la membrana celular, el ADN entra al citoplasma pero no se asegura que llegue al núcleo.

Sistemas Biolísticos (Genegun)

• Disparan microproyectiles de oro o tungsteno cubiertos de ADN a las células, asegurando que el ADN llegue al núcleo, pero no se controla cuántos entran.

Sistemas Virales

• Se basan en vectores víricos modificados genéticamente para eliminar genes de patogenia y reemplazarlos con genes terapéuticos (terapia génica).
• Aunque es un sistema muy eficaz, existe el riesgo de causar enfermedades asociadas al virus.
• Entre los diferentes tipos de virus destacan: adenovirus, retrovirus, herpesvirus, virus adenoasociados, lentivirus.

Vectores Virales: Ventajas e Inconvenientes

Retrovirus

• Ventajas: Integración eficiente, fácil manejo, no provocan respuesta inmune, transducción eficiente.
• Inconvenientes: Bajo título, posible mutación insercional, extinción del transgén in vivo, requieren proliferación celular.

Adenovirus

• Ventajas: Células en reposo o replicación, episomales, estable in vivo, títulos altos.
• Inconvenientes: Respuesta inmune e inflamatoria, direccionabilidad difícil, difícil manejo.

Adenoasociados

• Ventajas: Células en reposo o replicación, posible integración específica, poco inmunogénicos, títulos altos, no patógenos en humanos.
• Inconvenientes: Poca longitud del transgén, difíciles de producir en gran cantidad, no transducen todo tipo de células in vivo, posible mutación insercional.

Herpes Virus

• Ventajas: Células en reposo, episomales, adecuados para sistema nervioso.
• Inconvenientes: Patogenicidad, difícil manejo.

Enfermedades Candidatas a Terapia Génica

• Enfermedades neurodegenerativas, genéticas y metabólicas, cáncer, enfermedades respiratorias y cardiovasculares, enfermedades hematológicas, enfermedades inmunes e infecciosas

Producción de Retrovirus para Terapia Génica

• Se basa en la eliminación de genes que causan enfermedad en humanos y la introducción del gen terapéutico en retrovirus.
• Mezcla del vector viral con células del paciente in vivo o ex vivo.

Ventajas y Desventajas de los Retrovirus

• Ventaja: Alta eficiencia.
• Desventaja: Inserción incontrolada del ADN, lo que puede alterar el genoma sano.

Inserción del Gen del Factor IX con Retrovirus

• Inserción del gen del factor IX, por medio de la transcriptasa inversa para obtener el ADN de doble cadena (dsDNA).
• Limitaciones: no se sabe la región cromosómica de unión ni el número de copias integradas.

Terapia Génica: Tratamiento del Déficit de Adenosina Desaminasa (ADA)

• La primera terapia se realizó en 1990 para la inmunodeficiencia aguda (SCID) debido a la ausencia del gen ADA.
• Se extraen linfocitos del paciente y se añade el gen ADA.
• Luego se clonan las células y se reintroducen en el paciente.
• Este tratamiento requiere repetición.

Características Importantes de Vectores Virales

Adenovirus

• Introducción en el núcleo, pero no en los cromosomas.
• No alteran genes vitales ni coadyuvan al desarrollo de cáncer.
• La eficacia es temporal y requiere repetición.
• Provocan fuertes reacciones inmunitarias.

Herpes Virus

• Células diana: neuronas.
• Permite introducir ADN de 40-50.000 bases.
• Es difícil eliminar su patogenicidad.
• Expresión transitoria, no se insertan en el genoma.
• La eficacia es temporal y requiere repetición.

Riesgos de la Terapia Génica

• Respuesta adversa al vector.
• Mutagénesis insercional y tumores malignos.
• Inactivación insercional de genes esenciales.

Técnicas de Inserción Génica

• El objetivo final es la curación de una enfermedad de por vida, sin efectos colaterales.
• La situación actual permite tratar enfermedades genéticas producidas por un solo gen recesivo.

Terapia Génica en Cáncer

• Estrategias:
  • Expresión de genes que estimulan el sistema inmune (interleucinas).
  • Modificación de la función de oncogenes y genes supresores de tumores.
  • Alteración de la respuesta inmune frente a tumores.
  • Disrupción de la angiogénesis tumoral.
• Enfoque general: Ex vivo con células antitumorales modificadas genéticamente e implantadas en el paciente.
• También es posible añadir quimioterapia a células inmunes para dirigirla específicamente a las células tumorales.

Virus Adenoasociados (HC-AD)

• Son creados en el laboratorio.
• Ventajas: Seguros, no producen enfermedad ni respuesta inmune.
• Alta capacidad y función prolongada.
• Inconvenientes: Limitación del tamaño del ADN y eficacia aún baja.

Terapia Antisensentido

• Utiliza pequeños segmentos de ADN o ARN para bloquear la expresión de un gen "enfermo".
• Se bloquea la transcripción o la traducción usando DNA antisentido, DNA de triple hélice o miRNA.
• RNAi gran entusiasmo inicial.

Problemas Aún Por Resolver con la Terapia Antisensentido

• Liberación gen/ oligonucleótido
• Estabilidad de la expresión
• Regulación de la expresión

Edición Genómica con CRISPR/Cas9

• Se basa en un sistema de defensa bacteriano contra virus, descrito por Francisco J. Martínez Mojica.
• Las bacterias crean ADN guía para cortar y destruir el ADN de agentes infecciosos en futuras infecciones.
• Herramientas:
  • Cas9: Proteína que corta el ADN (nucleasa).
  • ARN guía: Para dirigir la nucleasa al gen deseado.

Terapia Génica en SIDA

• El tratamiento ha mantenido el virus a niveles indetectables en algunos pacientes.
• Se modifica la proteína CCR5 en linfocitos CD4 para atacar y eliminar el virus.
• El «paciente de Berlín», primera persona considerada curada, recibió un trasplante de células madre sin receptor CCR5.
• He Jiankui editó genéticamente embriones humanos utilizando CRISPR para tratar el VIH, enfrenta amplia condena mundial.

Medicina Genómica

• El Proyecto Genoma Humano muestra que los genomas de dos personas sólo se diferencian en el 0,1% de sus nucleótidos.
• Comparación de genomas = relación entre secuencias y predisposición a enfermedades concretas.
• Medicina genómica personalizada adaptará el tratamiento.
• Ofrece la prevención, el diagnóstico precoz, el tratamiento y la previsión de efectos secundarios de los.