Κατηγορία ΙΙΙ Γενετικής Θεραπείας

Παρουσίαση με θέμα: "Κατηγορία ΙΙΙ Γενετικής Θεραπείας"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Κατηγορία ΙΙΙ Γενετικής Θεραπείας
17.3 Κατηγορία ΙΙΙ Γενετικής Θεραπείας

2 17.3 Κατηγορία IΙΙ γονιδιακής θεραπείας

3 Διαφορά από Κατηγορίες Ι &ΙΙ
Στις κατηγορίες Ι και ΙΙ γενετικής θεραπείας που γνωρίσαμε προηγουμένως, οι διαδικασίες θεραπευτικής παρέμβασης αποσκοπούν περισσότερο στη βελτίωση παρά στη θεραπεία των συμπτωμάτων. Συνεπώς, η εφαρμογή της γενετικής θεραπείας Ι και ΙΙ αποσκοπεί στην τροποποίηση των επιπτώσεων που προκαλεί και εκδηλώνει φαινοτυπικά ένα ελαττωματικό γονίδιο. Όπως όμως μπορούμε εύκολα να συμπεράνουμε, τέτοιου είδους θεραπεία δεν λύνει ριζικά το κληρονομικό πρόβλημα. Ουσιαστικά και οι δύο θεραπευτικές προσεγγίσεις δεν τροποποιούν το γονίδιο, παρά μόνο το περιβάλλον.

4 Γονιδιακή θεραπεία Η γονιδιακή θεραπεία είναι ουσιαστικά μια δυναμική παρέμβαση σε μοριακό επίπεδο, η οποία αποσκοπεί στη ριζική θεραπεία μιας κληρονομικής διαταραχής. Οι ερευνητικές προσπάθειες των επιστημόνων εστιάζονται στην εξεύρεση κάποιου τρόπου, μεθόδου ή μέσου θεραπείας των κληρονομικών αυτών διαταραχών με τον κατάλληλο χειρισμό του DNA των γονιδίων.

5 Κατηγορία ΙΙΙ Η γενετική θεραπεία της Κατηγορίας III είναι μια θεραπεία κατά την οποία γίνεται προσθήκη ενός φυσιολογικού γονιδίου σε ορισμένα κύτταρα τα οποία φέρουν το αντίστοιχο ελαττωματικό γονίδιο. Πρόκειται δηλαδή για γονιδιακή θεραπεία. Θεωρητικά τουλάχιστον, αυτού του τύπου η γονιδιακή θεραπεία είναι πάρα πολύ απλή στη σύλληψη της. Ένα φυσιολογικό γονίδιο εισέρχεται σε κάποιο σωματικό κύτταρο, έτσι ώστε να αναπληρώσει αντίστοιχα κάποιο ελαττωματικό γονίδιο. Στην πράξη όμως, η γονιδιακή θεραπεία σωματικών κυττάρων είναι από τη φύση της βιολογικά σύνθετη ως διαδικασία και δημιουργούνται πολλά ερωτήματα και διλήμματα ηθικής.

6 Γονιδιακή θεραπεία Η γονιδιακή θεραπεία είναι ουσιαστικά μια δυναμική παρέμβαση σε μοριακό επίπεδο, η οποία αποσκοπεί στη ριζική θεραπεία μιας κληρονομικής διαταραχής. Οι ερευνητικές προσπάθειες των επιστημόνων εστιάζονται στην εξεύρεση κάποιου τρόπου, μεθόδου ή μέσου θεραπείας των κληρονομικών αυτών διαταραχών με τον κατάλληλο χειρισμό του DNA των γονιδίων.

7 Βήματα γονιδιακής θεραπείας
Αρχικά, πρέπει να εντοπιστεί το ελαττωματικό γονίδιο μεταξύ ή και περισσοτέρων γονιδίων. Το γονίδιο αυτό πρέπει στην συνέχεια να κλωνοποιηθεί, κατόπιν να τοποθετηθεί στον κατάλληλο κυτταρικό ιστό και, τέλος, να ενεργοποιηθεί κατάλληλα, έτσι ώστε να εκφράζει φυσιολογική λειτουργία.

8 Γονιδιακή θεραπεία Πρόσφατα δημιουργήθηκε μεγάλο ενδιαφέρον σχετικό με τη δυνατότητα θεραπείας με μεταφορά γονιδίου προκειμένου να θεραπευτούν κληρονομικές μονογονιδιακές νόσοι. Έχουν αναγνωριστεί πολλές παθήσεις όπως π.χ. η βαριά συνδυασμένη ανοσοανεπάρκεια (SCID), η κυστική ίνωση, το κληρονομικό εμφύσημα, η μυϊκή δυστροφία τύπου Ducheme, όπου θα μπορούσε να εφαρμοστεί αυτού του είδους η θεραπεία.

9 Γονιδιακή θεραπεία Ο κύριος στόχος κατά τη θεραπεία με μεταφορά γονιδίου είναι να κατασκευαστούν μεταφορείς που να περιέχουν τo γονίδιο που να κωδικοποιεί τη φυσιολογική πρωτεΐνη. Αυτή θα χρησιμοποιηθεί σε φυσιολογικά κύτταρα του ασθενούς που εμφανίζει γενετικές μεταβολές, έτσι ώστε οποιαδήποτε ανεπάρκεια της πρωτεΐνης να μπορεί να αποκαθίσταται με το μεταφορέα. Η τεχνολογία μεταφοράς γονιδίων σε κύτταρα θηλαστικών έχει κάνει μεγάλα βήματα και εκτός των εφαρμογών της σε κληρονομικές νόσους, μπορεί να έχει και άλλες κλινικές εφαρμογές.

10 Γονιδιακή θεραπεία Η μεταφορά γονιδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αύξηση ή μείωση της έκφρασης ειδικών πρωτεϊνών σε ορισμένα κύτταρα ώστε να επέλθει ωφέλιμο θεραπευτικό αποτέλεσμα διαμέσου της διέγερσης ή αναστολής μεταβολικών, ανοσολογικών ή άλλων οργανικών διεργασιών που επηρεάζονται από τη δράση αυτών των πρωτεϊνών.

11 Γονιδιακή θεραπεία Επιπλέον, γονίδια που έχουν κωδικοποιημένες ξένες πρωτεΐνες μπορούν να ενσωματωθούν μέσα σε μεταφορείς και να μεταφερθούν σε ορισμένα κύτταρα όπου η έκφραση οδηγεί σε ανοσολογικές ανταποκρίσεις (ανοσοαπαντήσεις) και σχηματισμό αντισωμάτων. Αυτή η διαδικασία γενετικής ανοσοποίησης προσφέρει μια καινούρια τεχνική εμβολιασμού, η οποία αποφεύγει τη χρήση προσθετικών παραγόντων και η οποία θα μπορούσε να έχει εφαρμογές στον άνθρωπο.

12 Γονιδιακή θεραπεία Η μελέτη της γονιδιακής θεραπείας περιλαμβάνει και προϋποθέτει ένα μεγάλο φάσμα τεχνολογικών χειρισμών. Μία από αυτές είναι η τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA.

13 Κατηγορίες Γονιδιακής θεραπείας :
Ουσιαστικά, υπάρχουν τρεις κατηγορίες γονιδιακής θεραπείας: (1) Εισαγωγή γονιδίου: Ένα φυσιολογικό γονιόιακό συμπλήρωμα εισάγεται στον οργανισμό ή στα διάφορα κύτταρα που φέρουν ένα ελαττωματικό γονίδιο (Εικ. 17.7). (2) Αποκατάσταση - Επιδιόρθωση γονιδίου: Το ελαττωματικό γονίδιο επιδιορθώνεται μέσα στο ίδιο κύτταρο, ώστε να αποκατασταθεί ο γενετικός κώδικας. (3) Γονιδιακή χειρουργική: Ένα μεταλλαγμενο γονίδιο αφαιρείται από το DNA και στη θέση του τοποθετείται το αντίστοιχο φυσιολογικό.

14 Οι σημερινές προοπτικές
Οι προοπτικές σήμερα δεν αναφέρονται σε επιδιόρθωση γονιδίου ή σε γονιδιακή χειρουργική, διότι είναι πολύ σύνθετες μέθοδοι και μάλιστα πολύ πιο σύνθετες από την εισαγωγή φυσιολογικών γονιδίων σε προσβεβλημένα κύτταρα. Όμως οι πολυκύτταροι χειρισμοί που αποτελούν μέρος της διαδικασίας γονιδιακής επιδιόρθωσης και χειτουργικής στα κύτταρα έχουν εφαρμοστεί σε ιούς, βακτήρια και μύκητες και ελπίζουμε ότι κάποτε θα είναι εφικτοί και στον άνθρωπο.

15 Πού θα εισάγουμε το επιθυμητό γονίδιο ;
Το ερώτημα που απασχολεί αναφέρεται στο είδος του ανθρώπινου ιστού που θα επιλεγεί για την εφαρμογή της γονιδιακής θεραπείας. Δηλαδή η ενσωμάτωση του γονιδίου θα γίνει σε κύτταρα της βλαστικής σειράς ; στο κύτταρο ζυγωτό; στα σωματικά κύτταρα ; ή και στις τρεις κατηγορίες ταυτόχρονα.;

16 Mosaic soma Mosaic gonad Transgene Transgenic clones (a) Egg (b)
Blastocyst Stage Mosaic gonad Transgene Transgenic clones

17 Γονιδιακή θεραπεία βλαστικής σειράς
Μπορεί ή θα μπορούσε κάλλιστα να εφαρμοστεί σε αναπαραγωγικά κύτταρα του ανθρώπου, στο ωάριο, στο σπερματοζωάριο, ή σε εκείνα τα κύτταρα τα οποία σχηματίζουν τους γαμέτες.

18

19 Γονιδιακή θεραπεία βλαστικής σειράς
Τέτοια θεραπεία μπορεί να πραγματοποιηθεί, όπως και στην περίπτωση θεραπείας των σωματικών κυττάρων, εφόσον οι ιοί-μεταφορείς του επιθυμητού γονιδίου στα κύτταρα του ασθενούς επηρεάζουν τα κύτταρα της βλαστικής σειράς. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό να προσέξουμε και να αντιληφθούμε πόσο καθοριστικό και σημαντικό ρόλο διαδραματίζει οποιαδήποτε μεταβολή στο DNA της βλαστικής σειράς του ανθρώπου. Ας μη λησμονούμε ότι οι μεταβολές που συμβαίνουν εντός του DNA των κυττάρων της βλαστικής σειράς μεταφέρονται στις επόμενες γενεές.

20 Γονιδιακή θεραπεία ζυγωτού
Θα είναι μελλοντικά στη διάθεση των επιστημόνων, λειτουργώντας παράλληλα με τη μέθοδο της τεχνητής γονιμοποίησης. Πειράματα γονιδιακής θεραπείας στο ζυγωτό, υπό το πρίσμα της ηθικής, γίνονται μεν σε ζυγωτά θηλαστικών, όχι όμως σε ανθρώπους.

21 Γονιδιακή θεραπεία ζυγωτού
Η θεραπεία ζυγωτού εμφανίζει πολλές διαφορές ως προς την αντίστοιχη γονιόιακή θεραπεία σωματικών κυττάρων. Καταρχήν, η θεραπεία αυτή κρίνεται ως ευεργετική και χρήσιμη στην αντιμετώπιση γενετικών ασθενειών, όπως της κυστικής ίνωσης όπου επηρεάζονται πολλοί και διαφορετικοί ιστοί π.χ. πνεύμονες, πάγκρεας, εντερικές λάχνες, όργανα του αναπαραγωγικού συστήματος κ.λ.π.

22 Γονιδιακή θεραπεία ζυγωτού
Επιτυχής θεωρείται η θεραπευτική παρέμβαση στο αρχικό στάδιο της ανάπτυξης ενός ατόμου, όπως είναι το ζυγωτό, όταν καθίσταται δυνατή ή ευνοείται γενικά η εγκατάσταση υγιών γονιδίων σε όλα τα όργανα και συστήματα του προσβεβλημένου ατόμου. Κατά δεύτερο λόγο, μια τέτοιου είδους θεραπεία, κάτω από το πρίσμα της κοινωνικής θεώρησης, ακόμη και αν εφαρμόζεται σε εκτεταμένη κλίμακα, θα μπορούσε να μειώσει κατά πολύ τη συχνότητα εμφάνισης των γονιδίων εκείνων τα οποία προκαλούν επιβλαβή αποτελέσματα για τον ανθρώπινο οργανισμό.

23 Κίνδυνοι - προβληματισμοί
Αν και η γονιδιακή θεραπεία ζυγωτού αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση, εντούτοις εγκυμονεί κινδύνους τεχνολογικής φύσεως και ταυτόχρονα παραμένει μια μέθοδος ασαφής και με επιστημονική αβεβαιότητα. Το ποσοστό επιτυχίας π.χ. εισαγωγής γονιδιακού υλικού με μικροέγχυση σε νεογνά ποντικιών παραμένει αρκετά χαμηλό. Ανάλογα με το σημείο ενσωμάτωσης, κάποια γονίδια εκδηλώνονται ενώ κάποια άλλα όχι, η δε ανάπτυξη του εμβρύου, εξαρτάται κατά πολύ από το σύνολο των γενετικών πληροφοριών. Υπάρχει όμως ο κίνδυνος η γονιδιακή παρέμβαση στα ζυγωτά ή στα ελάχιστα ανεπτυγμένα έμβρυα να καταλήξει σε τερατογένεση, αντί να έχει θεραπευτικό χαρακτήρα. Επιπλέον, αυξάνει ο κίνδυνος εμφάνισης περιστατικών με κληρονομικές ανωμαλίες.

24 Κίνδυνοι - προβληματισμοί
Όλη αυτή η βιοτεχνολογική αβεβαιότητα στον τομέα της γονιδιακής θεραπείας των εμβρύων φέρνει στην επιφάνεια κάποια προβλήματα ηθικής τάξεως. Η αλλαγή του γονιδιακού υλικού, με την ταυτόχρονη μείωση των ανώμαλων χαρακτηριστικών, αποτελεί αναπόσπαστο αντικείμενο της ευγονικής, η οποία αποτελεί σπουδαίο αντικείμενο έρευνας.

25 Κίνδυνοι - προβληματισμοί
Επίσης, η θεραπεία βλαστικής σειράς και ζυγωτού θα μπορούσε να αλλάξει την κληρονομικότητα των επόμενων γενεών και, συνεπώς, να επιφέρει αποκλίσεις από την καθιερωμένη ιατρική θεραπεία. Τέλος, πρέπει να σημειώσουμε ότι υπάρχουν επιστημονικά πρωτόκολλα για την εφαρμογή της γονιδιακής θεραπείας σε ανθρώπινα κύτταρα βλαστικής σειράς ή ζυγωτού, τα οποία βρίσκονται σε προκαταρκτικά πειραματικά στάδια.

26 Γονιδιακή θεραπεία σωματικών κυττάρων
Η θεραπεία αυτού του είδους βρίσκει εφαρμογή σε σωματικά κύτταρα όπως αυτά του μυελού των οστών και παρουσιάζει μεγάλη ομοιότητα με τη μέθοδο της κλασικής ιατρικής αφού περιλαμβάνει μεταβολές στα κύτταρα και μόνον του υπό θεραπευτική αγωγή οργανισμού. Μια σημαντική διαφορά είναι ότι η γονιδιακή θεραπεία, θεωρητικά τουλάχιστον, περιλαμβάνει μια μόνιμη μεταβολή ή τροποποίηση στο άτομο, οπότε δεν χρειάζεται μια επαναλαμβανόμενη εκ των έξω ιατρική παρέμβαση.

27 Γονιδιακή θεραπεία σωματικών κυττάρων
Η σωματική θεραπεία θεωρείται πετυχημένη όταν το προς ενσωμάτωση γονίδιο πρέπει να ληφθεί από το κύτταρο-στόχο που εμφανίζει το πρόβλημα και, στη συνέχεια, να προστεθεί σε φυσιολογική μορφή στον πυρήνα του, όπου θα πρέπει να παραμείνει και να λειτουργεί φυσιολογικά. Η έκφραση του εισαγόμενου γονιδίου θα πρέπει να ρυθμίζεται έτσι, ώστε να παράγει ικανή ποσότητα γονιδιακού προϊόντος. Εξυπακούεται βέβαια ότι τα κύτταρα, όπως επίσης και ο οργανισμός στο σύνολο του, πρέπει να παραμείνουν ακέραια μετά την όλη διαδικασία.

28 Γονιδιακή θεραπεία σωματικών κυττάρων
Η γενική διαδικασία εισαγωγής ενός φυσιολογικού γονιδίου σε κύτταρο είναι η εξής: Έχοντας στη διάθεση μας το φυσιολογικό γονίδιο που πρόκειται να εισαχθεί, ένα τμήμα του ελαττωματικού ιστού, π.χ. μυελός των οστών, αφαιρείται από τον ασθενή, όπου, στη συνέχεια, εισάγεται το φυσιολογικό γονίδιο. Τα κύτταρα του μυελού των οστών τώρα επανεισάγονται στον ασθενή.

29 Γονιδιακή θεραπεία σωματικών κυττάρων
Πιστεύεται σήμερα ότι τα ανασυνδυασμένα γενετικά κύτταρα υπερτερούν κατά πολύ των ελαττωματικών κυττάρων και, τελικά, τα αντικαθιστούν, δηλαδή στην ουσία θεραπεύουν τον ασθενή . Μέχρι τώρα, μόνο ο μυελός των οστών και τα επιθηλιακά κύτταρα του δέρματος είναι οι 2 κατηγορίες ανθρώπινων κυττάρων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μεταφορά γονιδιακού υλικού. Κανένα άλλο είδος ιστού δεν μπορεί να παραληφθεί από το σώμα του ασθενούς και να εισαχθεί εκ νέου στον οργανισμό του, απ' όπου δηλαδή αρχικά προήλθε.

30 Γονιδιακή θεραπεία σωματικών κυττάρων
Η προσπάθεια να εισαχθεί το DNA απευθείας στην κυκλοφορία του αίματος δεν είχε πρακτική επιτυχία, ούτε είναι εφικτή, διότι οι γνώσεις μας στο θέμα αυτό είναι πολύ περιορισμένες.

31 Άλυτα προβλήματα στην γονιδιακή θεραπεία σωματικών κυττάρων
Παραμένουν άλυτα δύο ακόμη προβλήματα πριν καθιερωθεί και εφαρμοστεί η περιγραφείσα γονιδιακή θεραπεία σωματικών κυττάρων: 1. Πρώτον, τα φυσιολογικά γονίδια, από τη στιγμή που θα εισαχθούν σε συγκεκριμένα κύτταρα, οφείλουν να εκδηλώσουν τη φυσιολογική λειτουργία. 2. Δεύτερον, δεδομένου ότι τα εισαγόμενα γονίδια ενσωματώνονται τυχαία στο DNA του κυττάρου-ξενιστή, πρέπει να διαθέτουν κάποιο μηχανισμό ο οποίος να τα προστατεύει από το μάτισμά τους σε κάποιο σημείο άλλου λειτουργικού γονιδίου. Τέτοιο γεγονός θα σήμαινε τη δημιουργία μιας γενετικής νόσου, η οποία, συγκριτικά, είναι πιθανόν κατά πολύ χειρότερη εκείνης που προσπαθεί να θεραπεύσει η μέθοδος της γονιδιακής θεραπείας.