aula terapia gênica
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Terapia gênica Terapia gênicaAmanda Valle Pinhatti
Porto Alegre, outubro de 2012.
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Farmacoterapia
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Fase Biofarmacêutica:
-Formulação farmacêutica:
• Princípio ativo
• Adjuvantes: diluentes, agentes estabilizantes, conservantes, flavorizantes
-Formas farmacêuticas: comprimidos, cápsulas, drágea, injetáveis, pomadas, loções,cremes.
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Farmacologia
Farmacocinética e FarmacodinâmicaRelação dose administrada X efeitos no organismo
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Novo fármaco
•Propriedades físico -químicas
•Propriedades farmacológicas:
-Mecanismo de ação-Atividades metabólitos-Velocidade de absorção-Padrão de distribuição-Velocidade de eliminação/excreção-Local de ação-Duração ação-Degradação metabólica-Concentração mínima para o efeito-Concentração mínima de toxicidade
janela terapêutica
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• Séc. XIX- início genética- Mendel
• 1953- estrutura do DNA – Watson e Crick
• 1979 -DNA recombinante
• 2003- sequenciamento do genoma-Collins. E Craig Venter
Visão biomolecular
Visão biomolecular
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• Trilhões de células individuais no corpo humano
• Cada célula produz proteínas específicas para uma determinada parte do corpo: hepatócitos, hemácias, neurônios, etc
• A informação de qual proteína produzir é passada através
dos genes ~ 35.000 genes no Homo sapiens sapiens
Visão biomolecular
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Como o DNA transmite informações?
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Os genes influenciam praticamente todas as doenças humanas, seja pela codificação de proteínas anormais diretamente responsáveis pela doença, seja por determinar suscetibilidade a agentes ambientais que a induzem.
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Farmacogenética
Área especial da genética-bioquímica que avalia a variabilidade na resposta a drogas, decorrente da variabilidade de um gene
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Curvas dos níveis plasmáticos de nortriptilina para indivíduos com diferentes números de cópias funcionais do gene CYP2D6
Farmacogenética
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A terapia gênica se baseia na introdução ou modificação de genes com o uso das tecnologias de DNA recombinante a fim de conferir uma nova função ou melhorar os efeitos de um gene anormal
Terapia gênica
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TERAPIA GÊNICA
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Terapia gênica X Farmacoterapia
Terapia Gênica Farmacoterapia Gene de interesse Pró-droga
Proteína expressa Droga
Elementos presentes nos plasmídeos (promotores e sítios de poliadenilação)
Excipientes
Vetor de transferência
Formulação farmacêutica
Sequência promotora do gene que regula a taxa da transcrição
Biodiponibilidade
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Funções do Gene Introduzido
• Corrigir uma mutação de perda de função;
• Substituir ou inativar um alelo dominante
cujo produto anormal causa a doença;
• Degradação um mRNA mutante (e.i.
usando RNAi);
• Introdução de genes cujo produto tenha
ação farmacológica
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Como se isolam genes de interesse?
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TERAPIA GÊNICA
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Representam, teoricamente, todo o material genético de um organismo clonado em um vetor – Genômica = clonada
diretamente do genoma
– cDNA = feita a partir de mRNA
Bibliotecas de DNA
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Biblioteca Genômica
• Extração do DNA genômico;
• Clivagem com enzimas de restrição;
• Ligação dos fragmentos nos vetores;
• Transformação celular;
• Replicação do vetor
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Bibliotecas de cDNA
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Seleção do gene
É um fragmento de DNA de tamanho variado que é usado em amostras de DNA para detectar a presença de
sequências de nucleotídeos que são complementares a sequencia da sonda, emitindo fluorescência
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TERAPIA GÊNICA
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Vetores
A base da terapia gênica consiste na introdução de genes em células. Porém, a entrada de DNA puro através da membrana plasmática de células eucarióticas é extremamente rara.
Por conseguinte, há necessidade de um carreador que facilite a entrada do DNA nas células vivas. Esse veículo é denominado “vetor”.
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Vetores• 3 classes principais:
vetor viral
vetor nanoestruturado
vetor plasmidial
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Vetores virais
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Vetores não virais• Plasmídeos
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Vetores não virais
• Vetores nanoestruturados: polímeros e vesículas de lipídeos
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Vetores Avanços: incorporação de polímeros, anticorpos, substratos
enzimáticos e ácidos nucléicos aprimoramento direcionamento e eficiência
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TERAPIA GÊNICA
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Porém, ele pode ficar comprometido pela presença de ...
• Interferentes da estabilidade do sistema terapêuticos• Interferentes na difusão a um tecido,• Proteínas circulantes e de proteínas da matriz extracelular
Uma vez dentro da célula-alvo:
• liberação do sistema no citoplasma,• transporte até o núcleo, • passagem por poros da carioteca ,• dissociação do DNA.
Demais eventos necessários para culminar na expressão da proteína de interesse.
O vetor deve chegar até a célula-alvo!
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Transferência gênica
• métodos físicos: o transgene é introduzido de maneira mecânica na células ;
• métodos químicos: o vetor é alguma substância de origem química;
• métodos biológicos: emprego de organismos que naturalmente possuem a capacidade de transferir material genético, como os vírus ou algumas bactérias.
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Tipos de Terapia Gênica
• Em células germinativas– Terapia de prevenção
• Introdução de um gene em gameta ou zigoto visando impedir a transmissão de um gene anormal para a geração seguinte
• Proibida em seres humanos
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Ex- vivo: requer a retirada de células de um organismo para cultivo e manipulação in vitro, seguidos por subsequente reimplantação destas células no organismo. Seus principais atrativos são a ausência de resposta imunológica ao vetor e a maior eficiência de entrega deste.
In- vivo:• In situ: administração do vetor diretamente no
tecido alvo. De maior interesse clínico embora não seja apropriada para alguns tipos de tecidos
• Sistêmica: maior potencial de uso, embora o direcionamento de genes é insuficiente e alguns vetores são prontamente removidos pelo fígado
• Em células somáticas-Para fins terapêuticos
Tipos de Terapia Gênica
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Aplicações da terapia gênica
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Guidelines
• Pesquisa deve estar limitada a células somáticas
• O benefício terapêutico deve ser maior do que o risco
• A doença deve estar limitada a um único cromossomo e o gene normal já deve estar clonado e disponível
• Preferencialmente, a terapia deve envolver células que podem ser isoladas, modificadas em cultura, e re-introduzidas no paciente
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SCID – ADA deficiency
Ashanti Desilva
1989
2011-12 YNPN Chicago Executive BoardAshanthi DesilvaMPA Student
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Câncer
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Câncer
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Hemofilia
É uma doença monogênica.
O procedimento é o de introduzir o respectivo gene sadio (fator VIII ou fator IX, dependendo do tipo de hemofilia) em células do paciente, para que essas passem a produzir a proteína necessária
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Amaurose congênita de Leber
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Doenças cardiovasculares
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Hepatite C
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Doença de Parkinson
Os modelos experimentais pré-clínicos consistem em lesões químicas da substância negra em ratos ou em primatas. Foram testados vários tipos de vetores virais
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No mercado...
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No mercado...
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• Segurança:toxicidaderesposta imuneintegraçãotransformação maligna integração às células germinativasreplicação viral por meio de recombinação
• Eficácia:Captação pela célula-alvoControle da expressão gênica
*A avaliação do sucesso do procedimento envolve a análise da manutenção de expressão do gene nas células transformadas e a correção da doença.
Problemas com a Terapia Gênica:
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Ética Ensaios clínicos aprovação
• Embora não exista legislação específica no Brasil
• Comitês de ética locais e nacionais, como a Comissão Nacional de Ética em Pesquisa (Conep)
• Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CtnBio)
• Aceita somente a terapia gênica em células somáticas/diplóides
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• Pesquisadores dos Estados do RJ, SP e RS compõem 10 grupos de terapia gênica experimental strictu sensu.
• Os aspectos abordados incluem o desenvolvimento de vetores e suas aplicações em 5 classes principais de patologias: câncer, doenças hematológicas, doenças monogênicas, doenças degenerativas e doenças infecciosas.
Rede de Terapia Gênica
O Instituto do Milênio Rede de Terapia Gênica (IMRTG)
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Rede de Terapia Gênica
UFRJ - Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho - RJ UNIFESP - Universidade Federal de São Paulo - SP USP - Departamento de Microbiologia - SP USP/INCOR - Instituto do Coração - SP INCA - Instituto Nacional do Câncer - RJ UFRGS - Departamento de Genética - RS HCPA - Hospital de Clínicas de Porto Alegre - RS IBU - Instituto Butantan - SP FFFCMPA - Fundação Faculdade Federal de Ciências Médicas de Porto Alegre - RS IC-FUC - Instituto de Cardiologia do RS - Fundação Universitária de Cardiologia - RS DBCD - Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento - SP FIOCRUZ/IOC - Instituto Oswaldo Cruz - RJ UFRGS - Departamento de Biofísica - RS
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No futuro...
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No futuro...