TERAPIA
GENOWA

Wprowadzenie
genu

Linia
zarodkowa

Zdrowe
potomstwo

Komórki
somatyczne

Próba leczenia
chorego

Prawidłowa kopia

Gen modyfikujący

TERAPIA

IN VIVO

EX VIVO

Strategie stosowane w terapii

niektórych chorób genetyczncyh

Choroby monogenowe,

recesywne:
Anemia sierpowata,
mukowoscydoza

Kompensacja defektu,

wprowadzenie
prawidłowego genu
Korekta mutacji na poziomie

DNA czy RNA

Choroby monogenowe
dominujące:
Pląsawica Hantingtona,
hipercholesterolemia
rodzinna

Hamowanie ekspresji
zmutowanego dominującego

genu
Korekta mutacji na poziomie
DNA lub mRNA

Choroby wielogenowe,
nabyte
nowotwory

Niszczenie komórek
nowotworowych
Hamowanie ekspresji

zmutowanych genów

Choroby infekcyjne:
Zakażenie wirusem

HIV

Eliminacja komórek

zainfekowanych

wirusem

Inne choroby
nabyte
Miażdżyca naczyń

Modyfikacja
genetyczna

komórek, nowe

korzystne cechy

fenotypowe

Strategie stosowane w terapii

niektórych chorób genetyczncyh –

cd.

Inżynieria
genetyczna:

Namnożenie,
sklonowanie genu

Regulacja
ekspresji – geny
regulatorowe

Cały
organizm

Cel:

Określone typy
komórek

Transfer

WEKTORY

Strategia komplementacji defektu
genetycznego:

Problemy z :

• Wielkością genu
• Wydajnością transferu
• Losową integracją transgenu z

genomem komórki

• Czasem utrzymywania się transgenu

w komórkach docelowych

• Wektorem

Strategia antysensu

hamowanie ekspresji zmutowanego genu

Skuteczność zależy od:
• Stabilności wprowadzonych

oligonukleotydów

• Ilości oligonukleotydów w komórkach
• Metody wprowadzania ich do komórek

Rybozymy – unieczynnianie RNA

Strategia eliminacji

komórek

• Gen kodujący toksyczne białko
• Swoiste zahamowanie angiogenezy
• Immunoterapia nowotworów –

uwrażliwianie komórek układu

immunologicznego na komórki nowotworowe

• Geny proapoptotyczne
• Geny samobójcze –

uczulające na komórki

na określone związki chemiczne

• Efekt wzmocnienia

– białka wirusa HPV

wnikające do sąsiednich komórek

Strategia modyfikacji

genetycznej komórek

• Immunomodulacja –

interleukina 2

• Geny proangiogenne –

miażdżyca

naczyń wieńcowych

• Geny antyangiogenne –

w terapii

nowotworów

• Geny wielolekowej oporności -

ochrona szpiku w chemioterapii

• Szczepionki DNA

Ograniczenia terapii

związane z :

• Wielkością genu
• Wydajnością transferu
• Losową integracją
• Utrzymaniem transgenu
• Wektorów: wysokowydajnych,

łatwych w stosowaniu,
bezpiecznych

WEKTORY

BIOLOGICZN
E

Wirusy:

Retrowirusy

Adenowirusy

Lentiwirusy

HSV

NIEBIOLOGICZNE

Liposomy

Kationowe
polipeptydy

Polimery

Dendrymery

Wady i zalety wektorów wirusowych

i nośników niewirusowych

Wektory

wirusow

e

Duża wydajność
transdukcji
Retrowirusy –
stabilna integracja
Adenowirusy – brak

integracji, małe
ryzyko mutagenezy

Ryzyko rekombinacji
genetycznej
Adenowirusy –
możliwa odpowiedź
immunologiczna
Retowirusy – brak
specyficznego
celowania in vivo
Tylko komórki
dzielące się ulegają
transdukcji

Obecne

nośniki

niewirusow

e

Brak

ograniczenia
wielkości
transgenu
Możliwa
docelowa
specyficzność in
vivo
Możliwe
podawanie
systemowe
Brak integracji z
genomem
Małe ryzyko

rekombinacji
Wszystkie typy
komórek

Brak lub niewielka

swoistość
Krótki okres
półtrwania w

krwioobiegu
Przejściowa
ekspresja transgenu
Mała wydajność
transfekcji

Wady i zalety wektorów wirusowych

i nośników niewirusowych – cd.

IDEALNY WEKTOR

• Łatwy w produkcji, w dużych ilościach
• Ekspresja transgenu długotrwała na stałym

poziomie

• Nie wywołuje odpowiedzi immunologicznej
• Swoistość wprowadzania i ekspresji transgenu
• Duża pojemność
• Integruje z genomem i replikuje w sciśle

określonym miejscu

• Zdolność do wprowadzenia materiału do

komórek dzielących się i postmitotycznych

TERAPIA
GENOW
A

PODEJŚCIA
TERAPEUTYCZNE

Chirurgicz
ne

Chemioterapi
a

Radioterap
ia

Terapia

genowa

Wpływ na

unaczynie

nie guza

Bezpośrednia

śmierć

komórki

nowotworowe

j

Wzrost jej

podatności na

mechanizmy

obronne

organizmu

Zmiana złośliwego fenotypu

Wprowadzenie

prawidłowych genów

Np..genów supresorowych

transformacji
nowotworowej – p53
Wytwarzanie prawidłowego

białka

Antysensy, rybozymy

Hamowanie ekspresji
genów – np.: onkogenów i
genów czynników wzrostu
Blokowanie transkrypcji
nieprawidłowych białek

Wewnątrzkomórkowe
jednołańcuchowe
przeciwciała

Blokowanie
nieprawidłowych białek

Chemioprotekcja komórek

prawidłowych

Chemioprotekcja –

wprowadzanie

genów oporności

wielolekowej

Ochrona

prawidłowych

komórek przed

toksycznością

chemioterapeutykó
w

Bezpośrednia eliminacja

komórek nowotworowych

Geny samobójcze

Przekształcanie

nietoksycznego substratu do
toksycznego produktu
wewnątrz komórek
nowotworowych

Geny proapoptyczne

Indukcja apoptozy w
komórkach nowotworowych

Wirusy onkolityczne

Liza komórek
nowotworowych na skutek
selektywnej replikacji
wirusów w tych komórkach

Niepatogenne beztlenowe

bakterie zawierajace geny
samobójcze

Liza komórek

nowotworowych

Pośrednia eliminacja komórek

nowotworowych

Terapia antyangiogenna

Hamowanie unaczynienia w

guzach i przerzutach

Genetyczna immunoterapia

– wprowadzanie genów
kodujących antygeny
nowotworowe – szczepionki
genetyczne

Szczepienia profilaktyczne,

aktywowanie ukłądu
imunologicznego do
rozpoznawania i niszczenia
komórek nowotworowych.

Strategie terapeutyczne w terapii

genowej wybranych chorób

monogenowych

Choroba

strategia

wektor

gdzie

Mukowiscydo
za mutacja
genu CFTR

Wprowadzeni
e prawidłowej
niezmutowan

ej kopii genu

Adenoiwirusy,
liposomy

Komórki
nabłonków
oddechowych

Hemofilia

typu A –
mutacje genu
VII czynnika

krzepnięcia

Wprowadzeni

e prawidłowej
niezmutowan
ej kopii genu

Retrowirusy,

adenowirusy

Hepatocyty,

fibroblasty,
komórki
macierzyste

szpiku,
komórki
skóry

Dystrofia

mięśniowa
Duchenne’a
Mutacja genu

dystrofiny

Wprowadze

nie
prawidłowe
j kopii genu
do komórek

mięśniowyc
h

Retrowirus

y, wirusy
Herpes

Komórki

mięśniowe,
fibroblasty,
Komórki

macierzyste

Rodzinna
hipercholesterol
emia – mutacja
genu receptora

LDL

Wprowadze
nie
prawidłowe
j,

niezmutowa
nej kopii
genu

receptora
LDL

retrowirusy hepatocyty

Strategie terapeutyczne w terapii

genowej wybranych chorób

monogenowych -

Strategie terapeutyczne w

terapii genowej chorób

neurodegeneracyjnych

Choroba

Parkinso
na

Wprowadzanie

prawidłowych,
niezmutowanych
genów dysmutazy
ponadtlenkowej

Wirusy

towarzysz
ace
adenowiru
som,

Herpes,
polimer
kationowy

Komórki

nerwowe,
komórki
gleju,
kom.Schw

anna,
astrocyty,
nerwowe
komórki

macierzys
te

Choroba
Alzheime
ra

Wprowadzenie genów
czynników troficznych,
hamowanie ekspresji

nieprawidłowych
genów przez
wykorzystanie
antysensów,

implantacjia
zmodyfikowanych
genetycznie płodowych

neuronów

Strategie terapeutyczne w

terapii genowej chorób układu

krążenia

Choroba

strategia

wektor

gdzie

Miażdżyca
naczyń

wieńcowyc
h

Terapeutyczna
angiogeneza,

Plazmidow
y DNA, bez

nośników,
adenowiru
sy,

liposomy

Kardiomiocyt
y, mięśnie

szkieletowe,
kom mięśni
gładkich

naczyń

Miażdzyca
naczyń
obwodowyc

h
Restenoza

Antysensy – hamują

ekspresję genów

regulujących

proliferację

komórki,

wykorzystywanie

genów

samobójczych

Komórki

mięśni
gładkich
ścian naczyń,

komórki
śródbłonka

Przy wszystkich swoich szczytnych i

szlachetnych założeniach, koncepcjach,

paradygmatach, ideałach , tak na dobrą

sprawę, nauka opiera się na starej i

sprawdzonej metodzie prób i błędów. Terapia

genowa jest na razie w fazie błędów. Być może

dopiero wejdzie w fazę prób.

Stanisław Szala

Klonowanie

Komórki macierzyste

Nowe rozwiązania

terapeutyczne

Nadzieje i zagrożenia