Aula 3 Terapia gênica

Prévia do material em texto

TERAPIA GÊNICA
Prof. Rodrigo Vela
Terapia Gênica
• Tratamento de doenças genéticas.
Na maioria das vezes o tratamento das
doenças genéticas é somente paliativo
amenizando os sintomas ao invés de 
agir na causa primária: o gene
Terapia Gênica
Diversas tecnologias que têm em comum: introdução de material
genético para atuar na causa fundamental da doença : o gene,
fragmento gênico ou oligonucleotídeos.
Cromossomo
Descreve qualquer processo
destinado a tratar ou aliviar
doenças pela modificação genética
das células do paciente.
Terapia Gênica
Formas de terapia gênica
• Terapia gênica 
germinativa
• Terapia gênica 
somática
Terapia Gênica – Terapia de células somáticas
• Terapia in vivo: as 
células são tratadas 
dentro do corpo
Transgene
terapêutico Transgene
empacotado 
em um vetor
Transgene
introduzido no 
paciente
Órgão alvo
Terapia Gênica – Terapia de células somáticas
• Terapia ex vivo: as 
células do paciente 
são retiradas e 
manipuladas fora do 
corpo
Transgene
terapêutico
Células modificadas 
geneticamente. 
Células mãe 
cultivadas em 
laboratório
O transgene é 
introduzido em uma 
célula que, em geral, 
é uma progenitora 
do próprio paciente
Órgão alvo
Transgene
empacotado 
em um vetor
Terapia Gênica – 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
Hepatócitos
Técnicas de introdução de genes em células de 
mamíferos
Técnicas que utilizam métodos físicos ou químicos: possuem
baixa eficácia e normalmente são transitórios
• microinjeção de DNA
• eletroporação (choque elétrico)
• biobalística (gene gun)
• precipitado de fosfato de cálcio
• lipossomos
Técnicas de introdução de genes em células de 
mamíferos
Sistemas Não-Virais: Microinjeções de DNA
- Microinjeção: núcleo da célula (terapia ex vivo ou in vivo- embrião)
- É utilizada principalmente no desenvolvimento de vacinas de DNA.
Técnicas de introdução de genes em células de 
mamíferos
Sistemas Não-Virais: Eletroporação
- Pulsos elétricos curtos de alta 
voltagem;
- Permeabilização da membrana 
celular;
- Entrada na célula de diferentes 
tipos de moléculas, entre as 
quais os DNA.
Células obtidas por 
biópsia do paciente são 
isoladas
O gene da 
terapia de 
interesse é 
introduzido 
por 
eletroporação
Geneticamente 
alteradas as células 
são propagadas e 
caracterizadas 
Geneticamente 
alteradas as células 
são reinjetadas no 
paciente
Técnicas de introdução de genes em células de 
mamíferos
Sistemas Não-Virais: Microesferas – Biobalística ou Gene-Gun
- Bombardeio partículas de ouro/ tungstênio conjugada ao DNA: bomba 
de hélio (morte celular)
Gene gun
Partículas do DNA 
conjugado com 
partículas de ouro 
DNA com 
partículas 
de ouro 
Células alvo 
Técnicas de introdução de genes em células de 
mamíferos
Sistemas Não-Virais: Transfecção com Fosfato de Cálcio
- Método utilizado com sucesso para introduzir transgenes em células in 
vitro;
- Não apropriado para aplicação in vivo.
Precipitado c/DNA- endocitose
(cultura celular – ex vivo)
Técnicas de introdução de genes em células de 
mamíferos
Sistemas Não-Virais: Lipossomas
- Dupla camada lipídica englobando uma fração aquosa -complexo de 
DNA e lipídeos
- Não atravessam membrana nuclear.
- Grande maioria são levados ao sistema lisossômico.
Técnicas de introdução de genes em células de 
mamíferos
Técnicas que utilizam vetores biológicos:
• Retrovírus (RNA)
• Adenovírus (DNA)
• Adenovírus associado-AAV (parvovírus)
• Lentivírus (retrovírus → cels. não dividem)
• Herpes vírus (invadir neurônios)
• Cromossomo artificial
Técnicas de introdução de genes em células de 
mamíferos
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
Técnicas de introdução de genes em células de 
mamíferos
• Retrovírus
Técnicas de introdução de genes em células de 
mamíferos
Retrovírus
• 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 câncer
- causar mutação
Técnicas de introdução de genes em células de 
mamíferos
Adenovírus
• Grupo de vírus muito frequentes de
genoma de DNA dupla hélice que
sobrevivem por longos períodos fora do
hospedeiro.
• Não possuem envelope bilipídico e são
extremamente resistentes.
Técnicas de introdução de genes em células de 
mamíferos
Adenovírus Vantagens: 
- Infectam grande variedade de 
tecidos;
- Não possuem envelope, sua 
partícula é muito estável, sendo 
obtidos em grande quantidade;
- DNA dupla fita;
- Não se integram no DNA das 
células hospedeiras;
- Aceitam inserções de 30Kb; 
- Penetram em células que não se 
multiplicam;
- Não ativam proto-oncogene ; 
Desvantagens
- Não é integrado ao genoma celular;
- Resposta imune contra o tecido 
transduzido com o vetor.
- Baixa taxa de entrega in vivo
expressão transitória 
Vetor mais 
utilizado
em terapia 
gênica 
contra o 
câncer
Células Tronco
• Células indiferenciadas, sem função específica nos tecidos, capazes de
multiplicar-se mantendo-se indiferenciadas por longos períodos (tanto
in vitro como in vivo), mas que diante de estímulos específicos podem
diferenciar-se em células maduras e funcionais dos tecidos.
Células Tronco
• Célula-tronco adulta: tipo de célula tronco obtida de tecidos após a
fase embrionária (feto, recém-nascido, adulto).
• Célula-tronco embrionária: tipo de célula-tronco pluripotente (capaz
de originar todos os tecidos de um indivíduo adulto) que cresce in vitro
na forma de linhagens celulares derivadas de embriões humanos.
Células Tronco - Tipos
• Totipotentes – tipo de célula tronco capaz de originar todos os tecidos
fetais (= célula-ovo ou óvulo fecundado, ou a célula híbrida obtida por
transferência de núcleo somático), incluíndo extra-embrionárias
(zigoto até a mórula)
Zigoto Mórula
Células Tronco - Tipos
• Pluripotentes – tipo de célula tronco capaz de originar todos os
tecidos de um indivíduo adulto (excluindo as membranas embrionárias
– Placenta e anexos)
Células Tronco - Tipos
• Multipotentes - podem
produzir células de várias
linhagens (células tronco
adultas), conseguem
diferenciar-se apenas em
alguns tecidos .
• Ex.: medula óssea
Células Tronco - Tipos
• Oligopotentes - podem produzir células dentro de uma única linhagem
(células tronco adulta)
• Unipotentes - produzem somente um único tipo celular maduro
(célula tronco adulta)