Avanços no tratamento de doenças genéticas e

TRATAMENTO DE DOENÇAS GENÉTICAS
TERAPIA
GÊNICA
Aconselhamento Genético
Profa. Dra. Ana Elizabete Silva
TRATAMENTO DE DOENÇAS
GENÉTICAS
 Na maioria das vezes o tratamento das
doenças genéticas é somente paliativo,
embora frequentemente melhore a
qualidade de vida dos pacientes
amenizando os sintomas ao invés de agir
na causa primária: o gene
ESTRATÉGIAS DE TRATAMENTO
DOENÇAS MONOGÊNICAS
-Tratamento se baseia na reposição da
proteína deficiente → melhora do
funcionamento ou minimizando as
consequências de sua deficiência
-efetivo em 12% dos distúrbios
DOENÇAS COMPLEXAS – MULTIFATORIAIS
-se o fator ambiental é conhecido:
oportunidade efetiva de intervenção →
modificação ou não exposição ao fator
ambiental
-tratamento cirúrgico ou médico
Quanto mais precoce o
diagnóstico e instituído um
tratamento → mais favorável
será a evolução dos pacientes.
TRATAMENTO AO NÍVEL DO
FENÓTIPO AFETADO
 Transplante de órgão
 ADA e Talassemia: Medula
óssea
 Ativação de um gene
dormente
 Talassemia Beta: Gene
cadeia  da hemoglobina
 Fornecimento da
proteína
 Hemofilia B: fator IX de
coagulação.Diabetes: insulina
 Evitar o agente
danoso
 Xeroderma pigmentosum: luz
solar
 Remoção do produto
tóxico acumulado
 Fenilcetonúria: dieta baixa de
fenilalanina; D. Wilson:
acúmulo de cobre
da
DOENÇAS MONOGÊNICAS
COM TERAPIA EFETIVA
 Hiperplasia adrenal congênita: reposição
hormonal
 Fenilcetonúria: restrição dietética de fenilalanina
 Hemofilia: reposição do fator
 Imunodeficiência combinada grave: transplante
de medula
 Cistinúria: ingestão de líquidos: D-penicilina
 Agamaglobulinemia: reposição de
imunoglobulinas
 Acidúria metilmalônica: vitamina B12
 Doença policística adulta: transplante renal
DOENÇAS MULTIFATORIAIS
COM TERAPIAS EFETIVAS







Fenda labial e palatina: cirurgia
Estenose pilórica: cirurgia
Cardiopatia congênita: cirurgia e medicação
Hidrocefalia: cirurgia e medicação
Hipertensão: medicação
Úlcera péptica: medicação e cirurgia
Epilepsia: medicação
CONSEQUÊNCIAS DO TRATAMENTO
DAS DOENÇAS GENÉTICAS

Necessidade de uma avaliação a longo
prazo: o tratamento aparentemente bem
sucedido pode demonstrar-se imperfeito
1. Após longa observação apresenta
inadequações: Ex. PKU
Crianças bem-tratadas→
escapam de RM → QI
normal
Manifestam distúrbios de
aprendizagem e
comportamento → prejuízo no
desempenho acadêmico
CONSEQUÊNCIAS DO TRATAMENTO
DAS DOENÇAS GENÉTICAS
2.Tratamento bem-sucedido de mudanças
patológicas em um órgão → podem surgir
problemas inesperados em tecidos, antes
não observados (pacientes não sobreviviam
tempo suficiente). Ex.: Galactosemia
galactose-1-fosfato GALT UDPG
Quadro clínico:
Criança tratada:
Problemas
gastrintestinais
Problemas de
aprendizagem
Cirrose hepática
Mulheres desenvolvem
insuficiência ovariana →
toxidez continuada de
galactose
Catarata
RM grave
CONSEQUÊNCIAS DO TRATAMENTO
DAS DOENÇAS GENÉTICAS
2. Outros exemplos:
 Cistinose: acúmulo de cistina nos lisossomos
→ insuficiência renal → pacientes com
transplante renal após envelhecimento →
desenvolvem hipotireoidismo, diabetes e
anomalias neurológicas

Retinoblastoma: tumor de retina → pacientes
correm o risco de desenvolver outras
malignidades independentes após a primeira
década: osteossarcoma
CONSEQUÊNCIAS DO TRATAMENTO
DAS DOENÇAS GENÉTICAS
3. Efeitos colaterais a longo prazo:
Exemplos:
 Hemofilia: infusão do fator de coagulação
→ formação de anticorpos contra a
proteína
 Talassemia: transfusão de sangue →
sobrecarga de ferro
ESTRATÉGIAS DE TRATAMENTO
TRATAMENTO DAS DOENÇAS
METABÓLICAS
Desvio Metabólico: Distúrbios do
ciclo da uréia
-conversão da amônia em uréia
-defeito enzimático →
hiperamonemia
-benzoato de sódio → ligação da
amônia com glicina → hipurato
Inibição:
Hipercolesterolemia
Familiar
Lovastatina: redução 40
a 60% nos níveis de
LDL-colesterol do
plasma nos
heterozigotos
TRATAMENTO NO NÍVEL DA PROTEÍNA
TRATAMENTO POR MODIFICAÇÃO DO
GENOMA OU SUA EXPRESSÃO
TRANSPLANTE DE MEDULA ÓSSEA:
DOENÇAS DE ARMAZENAMENTO
LISOSSÔMICO
Terapia Gênica
Envolve diversas tecnologias que têm em
comum, um novo conceito terapêutico
a introdução de material
genético para atuar na
causa fundamental da
doença : o gene, fragmento
gênico ou oligonucleotídeos
Descreve qualquer processo destinado a tratar
ou aliviar doenças pela modificação genética das
células do paciente.
PROPÓSITOS DA TERAPIA
GÊNICA
 Compensação: gene mutante com perda de
função
 Substituição: gene mutante dominante (difícil)
 alternativa: degradação do mRNA mutante
(ribozimas ou RNA de interferência)
 Efeito farmacológico: contrabalancear os
efeitos de um gene mutante ou compensar a
patogenia da doença, como no câncer
FORMAS POTENCIAIS DE
TERAPIA GÊNICA
 Terapia gênica
germinativa
 Terapia gênica
somática
TERAPIA GÊNICA DE CÉLULAS
SOMÁTICAS
 Terapia
ex vivo: as células do
paciente são retiradas e
manipuladas fora do corpo
 Terapia in vivo: as células são
tratadas dentro do corpo
1. Inserção de um gene em um vetor
2. Contato Vetor / Célula
3. Entrada e transporte do gene até o núcleo da
célula
4. Transcrição do RNAm a partir do gene
5. Tradução do RNAm em proteína
6. Secreção, fixação na membrana ou expressão
citoplasmática da proteína
PROCEDIMENTO BÁSICO PARA TERAPIA GÊNICA
Doença
apropriada
Estratégia de
transferência:
ex vivo ou in vivo
Células
alvo
Vetor
CÉLULAS ALVO
Características: acessíveis, tempo de vida
longo no corpo, alta taxa de proliferação
Tipos de células alvo:
 Células tronco (medula óssea- cordão
umbilical)
 linfócitos
 fibroblastos de pele
 células musculares (mioblastos)
 células vasculares endoteliais
 hepatócitos
Técnicas de introdução de genes
em células de mamíferos:
A- Técnicas
que
utilizam
métodos físicos ou químicos:
baixa eficácia e transitório
 microinjeção
 precipitado de fosfato de cálcio
 eletroporação (choque elétrico)
 lipossomos
 biobalística (gene gun)
precipitado c/DNA- endocitose (cultura
celular – ex vivo)
Microinjeção: núcleo da célula
(terapia ex vivo ou in vivo- embrião)
Eletroporação: choque
elétrico→poros (morte celular)
vesícula m. lipídica
Bombardeio partículas de
ouro: bomba de hélio
(morte celular)
Técnicas de introdução de genes
em células de mamíferos:
B





Técnicas que utilizam vetores
biológicos:
retrovírus
Adenovírus
Adenovírus associado-AAV (parvovírus)
Lentivírus (retrovírus → cels. não
dividem)
Herpes vírus (invadir neurônios)
Cromossomo artificial
CROMOSSOMO HUMANO
ARTIFICIAL
•5-10 Mb
•DNA telomérico
humano
•DNA centromérico
•DNA genômico
•Introduzidos em
células em cultivo
(lipofectina)
RETROVÍRUS
 Retrovírus (vírus de RNA) são os vetores
ideais para a transferência de genes em
células humanas:
 são capazes de infectar quase 100% das
células-alvo em divisão→ integra no genoma
hospedeiro
 carregam fragmentos relativamente grandes
de DNA (8kb)
 Desvatagem: infectam somente células em
divisão
Gag: proteína cápsula interna
Env: transcriptase reversa e integrase
Pol: envelope glicoproteína
1. DNA Humano
2. Célula reparada por
terapia gênica
Terapia Gênica
 A inserção casual do DNA no
genoma das células hospedeiras
pode :
 inativar um gene importante: morte
celular
 ativar um oncogene: alterar o
padrão normal de controle e
divisão celular
 causar mutação
OUTROS VETORES VIRAIS
 PARVOVÍRUS: vantagem de integração
estável ao DNA (ou epissomo); células
com/sem divisão; nenhuma associação
conhecida com doença humana:
Desvantagem: inserção de DNA de cerca
de 5kb
 HERPES VÍRUS desativado: capacidade de
invadir neurônios. Desvantagem: não se
integram aos cromossomos: inviabiliza
expressão a longo prazo
http://www.eurordis.org/article.php3?id_article=1006
Pré-Requisitos : Terapia Gênica
 escolher a doença apropriada a ser tratada
 identificar e clonar o gene e suas regiões reguladoras
 assegurar que
prejudiciais
o
gene
inserido
não
tenha
efeitos
 determinar as células-alvo certas que tenham duração de
vida adequada
 verificar se a técnica é segura e eficiente para a introdução
do gene nas células
 restringir a transferência do gene às células alvo
somáticas
 documentar e divulgar os resultados obtidos
Classes de Doenças Passíveis de
Terapia Gênica
 Doenças Hereditárias
(monogênicas)
 Neoplasias
 Doenças infecciosas (AIDS)
 Outras Doenças: doença arterial
coronária; artrite; doença renal, etc
 Cerca de 650 protocolos aprovados
Algumas tentativas de terapia gênica :
 Deficiência da enzima desaminase de
adenosina (ADA)
 Imunodeficiência combinada severa ligada
ao X (XSCID)
 Fibrose Cística
 Hemofília
 DMD
 Hipercolesterolemia
Familial:
LDLR
(receptor de lipoproteína de baixa densidade)
 Câncer
 AIDS
Deficiência da Desaminase
de Adenosina - (ADA)
 Doença imunológica rara: debilitação




do sistema imune (imunodeficiência)
Enzima ADA: via purinas (tóxica)
linfócitos T (células-alvo) são muito
acessÍveis
grande variação no nível de expressão
do gene ADA entre indivíduos normais
o primeiro protocolo aprovado para
terapia gênica foi para a correção da
deficiência da ADA.
1990: Drs. Anderson e Blease
(Ashanti De Silva)
ADA
o linfócitos T foram coletados e expandidos em
cultura ex vivo
infectadas com retrovírus
recombinante
 os linfócitos foram injetados nos pacientes
 expressão do gene ADA
detectada por 12
anos nos linfócitos periféricos
 transferência do gene não foi eficiente: receberam
PEG-ADA
DEFICIÊNCIA DA DESAMINASE
DE ADENOSINA - ADA
 NOVA TÉCNICA:
 gene ADA transferido para células tronco:
sangue do cordão umbilical
 10% dos linfócitos T circulantes carregavam
o gene normal
 tratamento com enzima ADA exógena
(PEG-ADA) foi removida progressivamente
 Células T expressando ADA 
significantemente
IMUNODEFICIÊNCIA COMBINADA
SEVERA LIGADA AO X - XSCID
 Devido mutação do gene IL2RG: codifica a cadeia 
do receptor IL-2
 Pacientes faltam células T e células B prejudicadas
 França: 10 crianças selecionadas para terapia
gênica: células da medula óssea
retrovírus
 9/10 crianças apresentaram células T com o gene
transduzido
 Duas crianças desenvolveram leucêmia de células
T
~ 3 anos após a terapia
inserção do
retrovírus próximo ao promotor do oncogene LMO2
(fator de crescimento)
FIBROSE CÍSTICA
 gene mutante: CFTR - 7q31-32 (AR)
 proteína reguladora de condutância
transmembrana:
transporte
de
Cldiminuído e do Na+ aumentado
Fibrose Cística
vetor adenoviral: infecta os pulmões, penetra
em células que não estão em divisão sem
integrar no seu DNA, permitindo que estas
expressem o DNA viral, introduzido pelo
nariz com um spray
desvantagem: inflamação com ataque
imune que neutraliza as células contendo
gene adenoviral; efeito da terapia de vida
curta, cerca de 6 semanas
TERAPIA GÊNICA DA HEMOFILIA
 Mutação no gene do fator VIII de coagulação
 afeta 1:5000 homens (recessiva ligada ao X)
 Sintomas: sangramento espontâneo nas juntas,
nos tecidos moles e órgãos vitais
 Tratamento: injeções regulares de fator VIII
TERAPIA GÊNICA DA HEMOFILIA
6 pacientes submetidos à terapia gênica
 Procedimento:
 extração de células da pele (fibroblastos)
 inserção do gene normal em plasmídeo (não
provocam rejeição pelo organismo)
inseridos nos fibroblastos por choque elétrico
clonagem dos fibroblastos
 pacientes receberam implantes dos fibroblastos no
abdomem, após pequenas incisões
 aumento de 1 a 4% do fator VIII (melhora
qualidade de vida dos pacientes)
 benefícios foram temporários: apenas 10
meses
VÍTIMA DE TERAPIA GÊNICA
 Universidade de Pensilvania:rapaz de 18 anos faleceu
durante sua participação em uma triagem de TERAPIA
GÊNICA
 Doença: deficiência de ornitina transcarbamilase (OTC):
doença genética ligada ao X  distúrbio do ciclo da
uréia (fígado)  causa níveis impróprios de amônia no
sangue
Vetor adenoviral (alta dose- 38 trilhões de adenovírus)
 injeção no fígado  altos níveis de IL-6 
consequências sistêmicas  síndrome de resposta
inflamatória sistêmica letal
TERAPIA GÊNICA DO CÂNCER
 Cerca de 420 protocolos:
 2/3 dos protocolos de terapia gênica em estudo
envolvem cânceres não herdados
 introdução de genes supressores de tumor para
restaurar a função perdida. Ex.: inserção gene
TP53 normal em tumores de pulmão
bloquear a progressão tumoral e apoptose
 Imunoterapia: introdução de lipossomos com DNA
para HLA-B27 em melanoma: expressão de HLAB27 na superfície das células e destruição pelas
células T citotóxicas  regressão do melanoma
em alguns casos
TERAPIA GÊNICA DO CÂNCER
 Terapia "antisense“: bloqueia a tradução de mRNA
transcritos por genes tumorais (Ex:VEGF, c-Fos)
 Terapia pró-droga ou gene suicida: transferência de
um gene (HSV-tk) que torna as células em divisão
sensíveis a drogas selecionadas
 Tripla hélice: TFO ligam-se ao DNA duplex →
bloqueia expressão gênica
 Ribozima: moléculas de RNA → clivam RNA
AS: 15-20 pb ou complementar ao mRNA inteiro  bloqueiam os
fatores de iniciação da tradução ou interação do mRNA e
ribossomos. Ex.: AS complementar ao VEGF
AS
Oligos nucleasesresistentes
Terapia pró-droga
TFO: polipurina ou poliadenina  ligam-se a cadeia rica em
purina no sulco principal do DNA através de pontesTFO
de
hidrogênio  região de regulação de transcrição gênica
Ex.: TFO
promotor c-Myc,
H-Ras,Her-2/neu
Mudança conformacional do
sulco: bloqueio interação DNAproteína
Ribozimas: moléculas de RNA que catalizam a clivagem sítioespecífica de RNA (geralmente sítio 3’- códon GUN do mRNA)
Ex.: mRNA c-fos
mRNA H-Ras: (mutação códon 12) GGU→GUU
DIFICULDADES DA TERAPIA GÊNICA
 Obtenção da alta eficiência na transferência
gênica
 Dificuldades de atingir o tecido alvo. Ex.
neurônios (distúrbios do SNC)
 Expressão adequada do gene transferido:
expressão transitória e de baixo nível (<1%)
 Necessidade de regulação precisa da atividade
gênica. Ex. Talassemia
 Ocorrência de inserção casual no genoma da
célula hospedeira
 GRANDE DESAFIO?????
 TRAZER A TERAPIA GÊNICA À
PRÁTICA CLÍNICA!!!!!!!!!!!!