Genterapi ht09 kompendium

GENTERAPI - T3 HT 2009
Jan-Ingvar Jönsson
Genterapi
Varför genomförs genterapi?
Överföring av terapeutisk (frisk)
gen till “sjuk” cell eller vävnad
{
{
{
Att reparera en skadad gen
Att ersätta en skadad eller deleterad gen
med en frisk gen
{
Att ”stänga av” en skadad gen
{
Att eliminera en skadad gen
{
Att tillföra en ”döds”-gen
{
Behandling av monogena sjukdomar, dvs ärftliga
obotliga sjukdomar som omöjliggör ett normalt
liv och som innebär höga sjukvårdskostnader
Individualiserad behandling av multifaktoriella
eller polygena sjukdomar, t.ex. cancer, där
dagens mediciner har liten effekt och/eller
många biverkningar
Sjukdomar där genterapi prövas
USA 2004
Förutsättning för genterapi är att
den genetiska skadan är känd!
Infektionssjukdomar
(HIV) 13%
{
Andra sjukdomar
2%
Genmärkning
7%
{
Ärftliga, monogena
sjukdomar 9%
{
{
{
{
Idag handlar det i många fall om klinisk
rådgivning (fosterdiagnostik) och att lindra
symtom, men många av dessa sjukdomar
leder till en för tidig död
Det finns mer än 7 000 ärftliga sjukdomar
beskrivna!
Cancer 69%
Över 1 000 ärftliga sjukdomar kan
identifieras med hjälp av gentester.
Majoriteten av dessa test påvisar närvaron
av en eller flera mutationer i en gen, dvs
monogena sjukdomar.
Monogena sjukdomar är sällsynta –
de vanligaste förekommer i c:a 30 nya fall
per år i Sverige.
Testerna är mycket pålitliga (99%)
Nedärvda monogena sjukdomar
Sjukdom
Scid (severe combined
immunodeficiency)
Gendefekt
Adenosindeaminas 4
eller common γ-kedja
Målcell
Stamceller eller
T lymfocyter
Blödarsjuka (hämofili)
Koagulationsfaktorer
(factor VIII, factor IX)
Leverceller,
muskelceller,
fibroblaster
Cystisk fibros
CFTR
Lungepitelium
Sickle-cellsanemi
α eller β globulin
Benmärgsceller,
stamceller
α1-antitrypsin deficiens
α1-antitrypsin
Lungceller,
leverceller
Duchennes
muskeldystrofi
dystrofin
Muskelceller
1
GENTERAPI - T3 VT2009
Jan-Ingvar Jönsson 2009-02-06
Vektorer för genterapi
Liposomer
Används med “naket” DNA
AAV
Nukleus
DNA
Idéen är att gömma DNA i något som
skyddar tillfället och som kan
transportera det in i celler
Adenovirus
Lipider
Retrovirus/Lentivirus
Retrovirus/Lentivirus
Målcell
DNA +/+/- liposomer
Cystisk fibros
Finns drygt 1.000 olika mutationer
>65% bär på ΔF508
1 på 5.000 barn (575 kända fall i Sverige)
Autosomal, recessiv gen
C:a 1/40 bär på anlag för sjukdomen
Defekt i CFTR-genen
(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator )
Felaktigt upptag och transport av klorid och natriumjoner i
epitelceller, främst i luftvägarna (ökat upptag av Na+)
Svettkörtlar
(för mycket
saltsekretion)
Låg effektivitet!!!
Pankreas skadas
(diabetes)
Magtarmkanalen
(förstoppning, diarré)
Sekretion av tjockt slem
i lungorna leder till
konstant hosta,
infektioner och
andningsproblem
Cystisk fibros
Cystisk fibros
Behandling:
{
Andningsgymnastik
{
TOBITM: tobramycin inhaleras för att lindra
Pseudomonas aeruginosa infektioner.
{
Vaccination mot vissa bakterier.
{
Fenylbutyrat: tros kunna reparera defekt CFTR-gen
om patienten bär på ΔF508.
{
DMP777: anti-elastas är antiinflammatoriskt och
slemlösande
Retrovirala vektorer
Behandling:
{
Genterapi!
{
1. Liposomer. Aerosoler av liposom/CFTR-DNA
komplex tas passivt upp lokalt i bronkväggen och
lungepitel.
{
2. AAV (adeno-associerat virus, ssDNA-virus). AAV
kan ta sig in i celler via cellyte-specifika receptorer
och integrerar stabilt på kromosom 19.
{
Resultat: Livslångt uttryck av frisk CFTR-gen.
2
GENTERAPI - T3 VT2009
Jan-Ingvar Jönsson 2009-02-06
Retrovirusets livscykel
Från: Alberts et al. Molecular Biology of the Cell
Svår immunbristsjukdom
Svår immunbristsjukdom
X-kromosomen; enbart pojkar
Kromosom 20; drabbar bå
båda kö
könen
1. Adenosindeaminas (ADA)ADA)-brist
2. XX-nedä
nedärvd ”svå
svår kombinerad immunbrist”
immunbrist”
Adenosin är toxiskt för B och T lymfocyter
Retroviral-mediated Gene Tx for SCID
Autologous
BM
3
GENTERAPI - T3 VT2009
Jan-Ingvar Jönsson 2009-02-06
Vektorer som används för genterapi
Begränsningar med adenovirus
{
{
{
Problem med genterapi
{
{
{
{
{
{
{
Genen överlever kort tid i kroppen – måste integreras i
genomet
Vissa integrationer kan bli potentiellt farliga för patienten
och kan ge upphov till cancerceller
Immunreaktioner eliminerar vissa virala vektorer
(adenovirus)
Vissa vektorer kan ge toxiska svar
Multifaktoriella sjukdomar (diabetes, cancer,
arterioskleros, Alzheimer) beror på flera genskador, vilket
gör genterapi svårt
Flertalet genterapimetoder är i dag dyra. Kostnaderna
varierar beroende på vilken sjukdom och teknik som
används.
Kostnaden för vektorproduktionen beräknas uppgå till
mellan 1 och 1,5 miljoner kronor för att behandla ett
tiotal patienter.
Vuxna individer har ett bra immunförsvar mot
adenovirus, vilket innebär att man bara kan
behandla ett fåtal gånger
Dessutom integrerar inte adenovirus i genomet
utan bryts ner efter c:a 1 vecka
En patient behandlad med adenovirus har avlidit
pga systemisk inflammatorisk svar
Biologisk by-pass med adenovirus
{
{
{
{
Hjärtpatienter med kärlkramp (angina pectoris)
Syftet är att förbättra blodcirkulationen genom
angiogenes
Med hjälp av adenovirus överförs genen för
tillväxtfaktorer (VEGF, bFGF, angiopoietin)
Upprepade injektioner med adenovirus stimulerar
bildningen av nya blodkärl i hjärtmuskeln
4
GENTERAPI - T3 VT2009
Cancerterapi
Jan-Ingvar Jönsson 2009-02-06
Nackdelar
Cancer är en
flerstegsprocess
LOH, deletion
eller
mutation av p53
• Biverkningar (håravfall, ulcerös
colit, benmärgstoxicitet, diarré)
Kirurgi
• Skadar normala friska celler
Strålterapi
• Försvagar patienten
Kemoterapi
Hormonell terapi
• Svårt att få bort hela tumören
• Resistensmekanismer
• Recidiv
Fas I-III studier
Terapi i framtiden
Immunterapi
Genterapi
Molekylär terapi (T4)
p53 – guardian of the genome
GENTERAPI MOT CANCER
Immunterapi
(varav främst mot melanom)
Förstärkning av
immunsystemet:
1) cytokin-gen
2) Aktivera APC
3) Dendritiska celler
4) Antigen-specifika
T-lymfocyter
5) Inmärkta antikroppar
50% av all cancer bär på mutationer i p53
90% Cellulär
mutationer i skivepitelcancer
stress
Hämmar cellcykeln
Stimulerar DNA-reparation
p53 tetramer
Inducerar apoptos
Tumörsuppressorgener
(varav främst p53)
p53 – guardian of the genome
GENTERAPI MOT CANCER
Om nu en stor del av alla tumörer saknar p53 kan vi utnyttja
detta terapeutiskt, dvs sätta in frisk normal p53 med genterapi?
Ganciclovir
Toxiska gener
Kliniska försök har genomförts
på patienter med småcellig
lungcancer (SCLC) där p53
överförs med adenovirus eller
AAV.
5
GENTERAPI - T3 VT2009
Jan-Ingvar Jönsson 2009-02-06
Är detta framtidens behandling?
Toxiska gener
Ganciclovir
Tabell 1. Summarisk sammanfattning av publicerade
kliniska genterapistudier sedan år 2000.
Sjukdom
Klinisk utvecklingsfas
Genetiska sjukdomar
Cystisk fibros
Fas I–II
Hemofili (A och B)
Fas I
Cancersjukdomar
Livmodercancer
Fas I–II
Bröst-/livmodercancer
Fas I
Prostatacancer
Fas I–II
Kolorektal cancer
Fas I
Hjärntumörer
Fas I–III
Lungcancer
Fas II
Levercancer
Fas II
Bukspottkörtelcancer
Fas I–II
Fas I: De första prövningarna på människa,
vanligen friska försökspersoner. Förekomsten
av biverkningar studeras vid olika doser. Om
möjligt bedöms också de önskade effekterna.
Fas II: Orienterade prövningar på patienter,
framför allt för att fastställa vilka dosnivåer
som ger önskad effekt och vilka biverkningar
som förekommer vid dessa doser.
Tabell 1. Summarisk sammanfattning av publicerade
kliniska genterapistudier sedan år 2000.
Sjukdom
Genetiska sjukdomar
Huvud- och halscancer
Urinblåsecancer
Multipelt myelom
Malignt melanom
Solida tumörer
Klinisk utvecklingsfas
Fas
Fas
Fas
Fas
Fas
I
I
I
I–II
I
Kärlsjukdom
Kärlkramp i hjärtats kranskärl Fas II
Kärlkramp i benen
Fas II
Övrigt
HIV
Artrit
ALS
Fas II
Fas I
Fas I–II
Fas III: Jämförande studier för att verifiera den
effektivitet hos diagnostiska, terapeutiska eller
profylaktiska produkter eller tekniker som
fastställts i fas II-studier. Vid dessa prövningar
övervakas patienterna noga av läkare för att
eventuella biverkningar av långtidsbruk skall kunna
påvisas. Studierna utförs på patientgrupper som är
tillräckligt stora för att kliniskt signifikanta effekter
skall kunna identifieras och pågår under cirka 3 år.
6