UNIVERSIDAD DE PANAMÁ FACULTAD DE ENFERMERÍA LICENCIATURA EN CIENCIAS DE LA ENFERMERÍA INTEGRANTES: ANTHONY MÉNDEZ 8-963-1155 EDWARD PINILLA 8-967-2385 INDI HERRERA 8-836-709 MIREILLE MARTINEZ 3-716-937 GRUPO 5 DE TERCER AÑO CURSO: INTRODUCCIÓN A LA BIOTECNOLOGÍA PROFESORA: CLAUDIA PEREZ TEMA: TERAPIA GÉNICA 2022 Resumen La terapia génica constituye una forma de manipulación genética que trata de corregir o disminuir los efectos que ocasionan enfermedades de origen genético. El objetivo de este trabajo es desarrollar conceptos, definiciones y técnicas a través de algunas investigaciones como perspectiva a futuro en la terapia génica. La información presentada se analizó a través de una investigación bibliográfica que tiene como referencia artículos científicos los cuales abordan las características que nos hemos planteado como objetivo, así como el desarrollo de importantes investigaciones que se han acontecido en los últimos años dentro de la temática abordada. Sintetizando, pues diré, para terminar que el desarrollo de este tema se puede evidenciar en que la terapia génica es la gran esperanza para el tratamiento de múltiples enfermedades. Los avances importantes destacados en los últimos años como la tecnología de vectores y el conocimiento de los mecanismos moleculares invitan al optimismo dentro del sistema de salud para dar asistencia a cientos de pacientes en el mundo. Palabras clave: terapia génica, gen, vectores en la terapia génica, enfermedades adquiridas, enfermedades hereditarias. Índice de Contenido Resumen ......................................................................................................................... 2 Índice de Contenido ........................................................................................................ 3 Índice de tablas y Figuras ............................................................................................... 4 Introducción..................................................................................................................... 5 Objetivos ......................................................................................................................... 8 Objetivo General .......................................................................................................... 8 Objetivos Específicos .................................................................................................. 8 Terapia Génica ................................................................................................................ 9 1. Conceptos .......................................................................................................... 9 2. Tipos de Terapia Génica .................................................................................... 9 2.1 . Terapia génica somática ............................................................................... 9 2.2 . Terapia génica germinal ............................................................................. 10 3. Aplicaciones de la Terapia Génica ................................................................... 10 3.1. Marcaje genético ....................................................................................... 10 3.2. Terapia de enfermedades monogénicas hereditarias ................................ 10 3.3. Terapia de enfermedades adquiridas ........................................................ 10 4. 5. Vectores en la Terapia Génica ......................................................................... 10 4.1 . Virales ......................................................................................................... 11 4.2. No virales................................................................................................... 11 Enfermedades Tratadas por la Terapia Génica ............................................... 12 5.1. Enfermedades monogénicas ..................................................................... 12 5.2. Enfermedades multifactoriales .................................................................. 12 5.3. Enfermedades adquiridas .......................................................................... 13 5.4. Enfermedades neurológicas degenerativas............................................... 13 5.5. Trasplantes de órganos ............................................................................. 13 6. Algunos Problemas en la Terapia Génica ........................................................ 13 7. Investigaciones Desarrolladas en el Área ........................................................ 14 7.1. Terapia génica contra el cáncer ................................................................ 14 7.2. Enfermedades neurodegenerativas ........................................................... 14 7.3. Enfermedades hereditarias oftalmológicas: avances y perspectivas ......... 15 8. Perspectiva a futuro ......................................................................................... 16 Conclusión .................................................................................................................... 17 Referencia Bibliográfica ................................................................................................ 18 Anexo 1 ......................................................................................................................... 19 Anexo 2 ......................................................................................................................... 20 Anexo 3 ......................................................................................................................... 21 Índice de tablas y Figuras Figura 1 ........................................................................................................................ 19 Figura 2 ........................................................................................................................ 19 Figura 3 ........................................................................................................................ 20 Tabla 1 .......................................................................................................................... 20 Tabla 2 .......................................................................................................................... 21 Introducción Para empezar, teniendo en cuenta, que por décadas los científicos han estado buscando maneras de modificar genes o de sustituir genes defectuosos por genes saludables para tratar, curar o prevenir una enfermedad o afección médica. Los primeros indicios de investigación sobre la terapia génica como antecedentes se encuentran en torno a la década de (1970) en donde surge el interés para intentar tratar o paliar enfermedades de carácter genético dándose así las primeras pruebas con virus, las cuales fracasaron. Años más tarde, en la década de (1980), se intentó tratar la talasemia usando betaglobina. En este caso fue un éxito en modelos animales, aunque no se pudo usar en humanos. Posteriormente W. French Anderson (1990), propone el uso de células de médulas ósea tratadas con un vector retroviral que porta una copia correcta del gen que codifica para la enzima adenosina desaminasa. Con la publicación de los resultados contribuyo a la comunidad científica y médica la concepción de esta terapia. Sin embargo, en el (2002) esta terapia fue envuelta en el escándalo y controversia cuando en los pacientes se comenzaron a desarrollar leucemias y con la muerte el paciente Jesse GelSinger considerado la primera persona fallecida por la terapia génica. No obstante, en ese mismo año tras una revisión de los procedimientos, se reanudaron los proyectos en marcha. Por otra parte, mediante un estudio sobre la patogenia molecular del cáncer han demostrado la existencia de dianas moleculares con potencial terapéutico. Además, el conocimiento de la función y replicación del genoma viral, así como de los mecanismos de infección de las células tumorales, ha permitido desarrollar una herramienta idónea para la terapia génica contra el cáncer y, por tanto, posibilitar la transferencia de conocimientos desde la investigación básica a la clínica para el beneficio de los pacientes (Rodriguez et al.,2014). Tambien en el 2014 La Administración de Alimentos y medicamentos de los Estados Unidos aprobó el anticuerpo monoclonal humanizado pembrolizumab (inmunoglobulina IgG4 kappa) contra PD-1 en septiembre y el nivolumab en diciembre de ese mismo año, ambos para el tratamiento de melanomas avanzados. En marzo del 2015 la FDA aprobó el nivolumab para el tratamiento de cáncer de pulmón. Por otra parte teniendo en cuenta a Giono (2017) que mediante su artículo destaca algunas herramientas de edición genómica entre las cuales se destaca el sistema CRISPR/Cas9, un mecanismo de defensa bacteriano que ha sido adaptado y rediseñado para su utilización en otros modelos celulares. La accesibilidad, técnica y económica, y el enorme potencial de CRISPR/Cas9 han dado lugar a una revolución casi sin precedentes en las ciencias biomédicas y que representa un gran avance en el campo de la terapia génica. Por otro lado, Chin Chan et al., (2018) destacan el uso de la terapia génica en el tratamiento del Alzheimer mediante el uso de vectores virales con la finalidad de aumentar las enzimas degradadoras de amiloide y la degradación péptido A-beta. Partiendo de estas generalidades es importante destacar que a pesar de que en un principio fue una técnica planteada para tratar enfermedades genéticas hereditarias, en la actualidad se propone para casi cualquier enfermedad, siendo un mecanismo que pretende un gran futuro para cientos de personas en el mundo. Un gran ejemplo de su importancia y su alcance es en su abordaje en trastornos de inmunodeficiencias primarias, donde la terapia génica ha sido capaz de corregir la presentación de la enfermedad en estos pacientes. A continuación, el presente trabajo tendrá como objetivo desarrollar conceptos, definiciones y técnicas a través de algunas investigaciones como perspectiva a futuro en la terapia génica. Por ello para concluir en referencia al marco conceptual se abordará los tipos de terapia génica ya sea somática o germinal, las principales aplicaciones como el marcaje genético, en las enfermedades hereditaria y adquirida, los vectores utilizados como técnicas terapéuticas y algunas problemáticas que desde una perspectiva ética y de seguridad fue planteada por la Declaración Universal del Genoma Humano con respecto a la terapia génica. Objetivos Objetivo General Desarrollar conceptos, definiciones y técnicas a través de algunas investigaciones como perspectiva a futuro en la terapia génica. Objetivos Específicos • Analizar algunos conceptos que han propuesto para describir en que consiste la terapia génica. • Compartir las dos técnicas de terapia génica que tienen relevancia en el desarrollo de esta actividad terapéutica. • Mencionar algunas de las principales aplicaciones de la terapia génica como actividad terapéutica. • Describir la perspectiva a futuro de la terapia génica mediante el uso de métodos innovadores ayudarían a mejorar la calidad de vida de los pacientes. Terapia Génica 1. Conceptos De acuerdo con La Administración de Alimentos y medicamentos de los Estados Unidos (FDA) (2017) considera que “la terapia génica puede substituir un gen que esté ocasionando un trastorno de salud por uno sano; agregar genes que le ayuden al cuerpo a combatir o a tratar la enfermedad, o desactivar los genes que están ocasionando problemas” (párr.7) Por otra parte, Candotti, (2019) sostiene que “la terapia génica es una técnica experimental para tratar enfermedades mediante la alteración del material genético del paciente. Con mucha frecuencia, la terapia génica consiste en la introducción de una copia sana de un gen defectuoso en las células del paciente” (párr.1) 2. Tipos de Terapia Génica A continuación, estaremos analizando los dos tipos de terapias génica que pueden regular la actividad de otros genes de forma terapéutica, tales como: 2.1 . Terapia génica somática Su objetivo principal es actuar en las células somáticas las cuales conforman el crecimiento de los tejidos; por lo tanto, las modificaciones de este tipo de terapia solo tendrán lugar en el paciente. A su vez este tipo de terapia génica puede ser In vivo que consista en la introducción de genes terapéuticos por medio de vectores a través del torrente circulatorio o células de la piel o por el contrario In situ, el cual consiste en modificar las células del paciente, introduciendo los genes terapéuticos directamente en el órgano defectuoso. 2.2 . Terapia génica germinal Por el contrario, en la terapia génica germinal el objetivo será realizar modificaciones en las células germinales las cuales son aquellas que se convertirán ya sea en óvulo o espermatozoides, de modo que los cambios realizados en el paciente serían hereditarios. 3. Aplicaciones de la Terapia Génica 3.1. Marcaje genético Con respecto al marcaje genético o génico su objetivo es monitorizar la vinculación de una enfermedad hereditaria con el gen responsable. 3.2. Terapia de enfermedades monogénicas hereditarias En cuanto a la terapia en enfermedades monogénicas su objetivo radica en proporcionar el gen que esta defectuoso o ausente. 3.3. Terapia de enfermedades adquiridas En relación con la terapia en enfermedades adquiridas tiene como finalidad la inserción de determinado gen suicida en el caso del cáncer o la inserción de antígenos tumorales para incrementar la respuesta autoinmune. 4. Vectores en la Terapia Génica Entendemos como vectores a los sistemas que utilizamos como ayuda en el proceso de transferencia de un gen exógeno al interior de la célula. 4.1 . Virales Son vectores que sirven para introducir material genético en la célula diana con fines terapéuticos, de los cuales podemos destacar los retrovirus, adenovirus, virus de los herpes simples entre otros. 4.1. 1. Retrovirus: presenta entre sus principales ventajas su eficaz transducción, su integración genómica y la expresión persistente. 4.1.2. Adenovirus: dentro de su ventaja esta en transducir células con gran número de partículas virales y de infectar células tanto en reposo como en división. 4.1.3. Virus adenoasociados (AAV): puede integrarse específicamente al cromosoma 19. 4.1.4. Virus del herpes simple: son capaces de establecer latencia en sus células huésped. Sin embargo, solo puede llevarse a acabo en paciente que no haya sido infectado previamente ya que puede presentar inmunidad. 4.2. No virales Los vectores no virales son aquellos en donde sus técnicas de transducción en donde el material genético es introducido por vías ya sea químicas (liposomas) o físicas (biobalística, electroporación o sonicación). 4.2.1. Químico 4.2.1.1. Liposomas: son bolsas rodeada de una membrana lipídica capaces de introducir ADN en una célula diana. 4.2.2. Físicos 4.2.2.1. Electroporación: consiste en producir un aumento significativo de la conductividad eléctrica e introducir diferentes sustancias en las células como por ejemplo la sonda molecular que un pequeño fragmento de ADN. 4.2.2.2. Biobalística: es un método de transferencia directa en la célula. 4.2.2.3. Sonicación: es utilizada para interrumpir o desactivar un material biológico. 5. Enfermedades Tratadas por la Terapia Génica Son numerosas las enfermedades objeto de la terapia génicas, siendo las más características las tratadas a continuación: 5.1. Enfermedades monogénicas Son aquellas producidas por alteraciones o mutaciones de un solo gen, de las cuales podemos mencionar las hemofilias, la anemia falciforme, las deficiencias inmunológicas (como la deficiencia en adenosina desaminasa), el hipercolesterolemia familiar debida a defectos en el receptor de grasas LDL entre otros. 5.2. Enfermedades multifactoriales Encontramos aquellas en las que varios genes se ven involucrados en la expresión de la enfermedad, de la cuales podemos mencionar algunas como: las enfermedades coronarias, hipertensión, la diabetes, etc. 5.3. Enfermedades adquiridas Dentro de este grupo podemos mencionar al cáncer, el cual es una enfermedad genética a nivel celular que involucra tres genes que conllevan a su surgimiento como: protooncogenes, genes supresores de tumores y genes de reparación de ADN. 5.4. Enfermedades neurológicas degenerativas Con respecto a las enfermedades neurodegenerativas son aquellas que afectan varias actividades que el cuerpo realiza, como el equilibrio, movimiento, hablar, respirar y funciones del corazón. Podemos mencionar algunas como: la enfermedad de Parkinson y de Alzheimer. 5.5. Trasplantes de órganos Por último, en cuanto al trasplante de órgano se puede introducir genes para antígenos del donante en el huésped, que hagan que éste tolere inmunológicamente al órgano donante cuando sea trasplantado. 6. Algunos Problemas en la Terapia Génica Fueron planteadas a través de la Declaración Universal del Genoma Humano como resultado de aspectos tanto éticos como de seguridad. En primer lugar, la naturaleza de la terapia génica ya que implica que en muchas ocasiones el paciente tenga que repetir la terapia casa cierto tiempo. En segundo lugar, la respuesta autoinmune del organismo ante un agente extraño como un virus o una secuencia de ADN exógena. También considera una posible contaminación de los vectores virales; y finalmente la posibilidad de introducir un tumor por mutagénesis. 7. Investigaciones Desarrolladas en el Área 7.1. Terapia génica contra el cáncer Autores: Rangel-Sosa, Martha Montserrat; Aguilar-Córdova, Estuardo & RojasMartínez, Augusto (2017). Objetivo: prevenir el desarrollo de canceres tumoral y la progresión de la metástasis. Aportes: ha resultado ser un tratamiento exitoso para pacientes con melanoma avanzado. El fármaco ipilimumab es un anticuerpo anti-CTLA-4 que ha demostrado buenos resultados terapéuticos en pacientes con melanoma. Conclusión: es importante la búsqueda de nuevas estrategias o la combinación de terapias innovadoras, con el fin de involucrar tanto la atracción de linfocitos citotóxicos, así como el empleo de moléculas que inhiban la inmunotolerancia del tejido tumoral para mejorar la eficiencia de los tratamientos contra el cáncer. 7.2. Enfermedades neurodegenerativas Autor: Manjarrés Madrid, Laura (2020). Objetivo: corregir directamente el defecto genético en lugar de tratar las consecuencias de este. Aportes: está investigando esta técnica para tratar el alzhéimer. En este laboratorio están usando métodos como diseño racional y evolución dirigida, generando cápsides y transgenes, con los cuales se está comenzando a estudiar su efecto en el cerebro. Conclusión: El trabajo concluye que la administración simultanea de un ligando y su receptor, por un único vector de terapia génica, supera varios problemas relacionados con la deficiencia del ligando y la regulación negativa del receptor, que pueden ser relevantes para múltiples enfermedades neurodegenerativas. En definitiva, aseguran que este enfoque se muestra prometedor como estrategia para apuntar a los mecanismos intrínsecos para mejorar la función neuronal y facilitar la reparación. 7.3. Enfermedades hereditarias oftalmológicas: avances y perspectivas Autores: Chacón-Camacho ÓF, Astorga-Carballo A, Zenteno JC (2015). Objetivo: introducir el material genético en células blanco del cuerpo para reemplazar, añadir, eliminar, silenciar o corregir genes que están directa o indirectamente relacionados con la fisiopatología de algunas enfermedades hereditarias. Aportes: recientemente se han descrito avances importantes en la disponibilidad de diversas vías intraoculares para la liberación de los vectores virales, así como la capacidad de éstos para transducir algunos tipos de células oculares específicas. La terapia génica ha avanzado en algunas distrofias retinianas; de esta forma, se ha reportado actualmente un éxito preliminar para el tratamiento de la amaurosis congénita de Leber (LCA). Conclusión: ha realizado un progreso notable en el entendimiento de la patogénesis de las enfermedades hereditarias oculares y en el mejoramiento de la seguridad y especificidad de los métodos de transferencia de genes oculares utilizando ciertos vectores. 8. Perspectiva a futuro Es esperable la mejora continua de las técnicas utilizadas además con el descubrimiento del sistema CRISPR/ Cas9 el cual su mecanismo de acción radica en conformar un complejo que reconoce a los ácidos nucleicos extraños y destruye las secuencias complementarias gracias a su actividad de corte, de manera más sencilla sería algo similar a unas tijeras que son capaces de cortar de una manera muy precisa y totalmente controlada cualquier molécula de ADN. Teniendo en cuenta este avance existe una gran perspectiva a futuro en relación con la terapia génica, como una vía para el tratamiento de enfermedades raras. También se puede destacar el desarrollo tecnológico de los vectores y el conocimiento de los mecanismos moleculares que proporcionará que en los próximos años la terapia génica sea el tratamiento de elección. Conclusión Para finalizar el desarrollo de este trabajo es importante subrayar que la terapia génica ha avanzado a lo largo de los años de manera exponencial. Hemos pasado de una fase inicial de escepticismo dominada por la opinión pública a ser sustituida por con una cantidad considerable de ensayos clínicos conforme el conocimiento de nuevas técnicas facilita el acceso a la modificación segura de la expresión genómica. Siempre y cuando se respete los protocolos y un estricto control por parte de las comisiones científicas y éticas destinadas a tal fin. Por lo que hemos descubierto esta modalidad terapéutica ha llegado para quedarse y cada vez tiene mayor relevancia para el tratamiento clínico y es fundamental que el personal de ciencias biomédicas estar a la vanguardia de sus avances y que pueda proporcionar un mejor resultado mediante su uso. En definitiva, es esperable que la mejora continua de las técnicas utilizadas además de la utilización del sistema CRISPR/Cas9 va permitiendo hacer realidad puestas en la terapia génica por lo que parece ser la gran esperanza para el tratamiento de más enfermedades. Los avances importantes destacados en los últimos años como la tecnología de vectores y el conocimiento de los mecanismos moleculares invitan al optimismo dentro del sistema de salud para dar asistencia a cientos de pacientes en el mundo. Referencia Bibliográfica Candotti, F. (2019). Terapia Génica . Instituto Nacional del Genoma Humano https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Terapia-genica Chin Chan, M., Maldonado, M., Mex-Álvarez, R., Garma, P., & Cobos, L. (2018). Enzimas Degradadoras de Amiloide en la Enfermedad de Alzheimer: de las Moléculas a la Terapia Génica. Med Inst Mex Seguro Soc, 56(4), 387-394. Giono, L. (2017). CRISPR/Cas9 y la Terapia Génica. Medicina (Buenos Aires), 77(5), 405-409. http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0025- 76802017000500009&lng=es&tlng=es La Administración de Alimentos y medicamentos de los Estados Unidos (FDA). (2017). ¿Qué es la terapia genética? ¿Cómo funciona? https://www.fda.gov/consumers/articulos-en-espanol/que-es-la-terapia-geneticacomo-funciona Lagunas, F. (2019). Sistema CRISPR/Cas. Ciencia, 70(4), 1-5. https://www.revistaciencia.amc.edu.mx/online/X2_70_4_1200_CRISPR_L.pdf Rodriguez, J., Martinez, L., Cruz, N., & Cómbita, A. (2014). Terapia génica para el tratamiento del cáncer. Revista Colombiana de Cancerología, 18, 27-40. doi:https://doi.org/10.1016/S0123-9015(14)70222-7 Rozalen, J., Valentin, C., & Valentín, J. (2003). Terapia Génica. Vectores de Expresión. Centro Regional de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Catilla-La Mancha, 22(8), 102-108. https://www.elsevier.es/es-revista-offarm-4-articulo- terapia-genica-vectores-expresion-13051502#:~:text=Vectores,Entendemos%20por%20vectores%20a%20los%20sistemas%20que%20utilizam os%20como%20ayuda,por%20consiguiente%2C%20su%20funcionamiento%20 correcto. Anexo 1 Figura 1 La terapia génica Nota. la terapia génica consiste en la introducción de una copia sana de un gen defectuoso en las células del paciente. Tomado de Terapia Génica por Fabio Candotti, Instituto Nacional del Genoma Humano, 2019. Figura 2 Como funciona la terapia génica Nota. Esta infografía ilustra en términos simples cómo funciona la terapia genética dentro del cuerpo. Tomado de ¿Qué es la terapia génica? ¿Cómo funciona?, FDA, 2017. Anexo 2 Figura 3 Sistema CRISPR/Cas Nota. El sistema CRISPR/Cas involucra un crRNA maduro unido a la proteína Cas, lo cual conforma un complejo que reconoce a los ácidos nucleicos extraños. Tomado de Sistema CRISPR/Cas, Francisco Lagunas, 2019; revista Ciencia. Tabla 1 Vectores no virales Nota. Los vectores no virales engloban aquellas técnicas de transducción donde el material genético es introducido utilizando tanto métodos químicos como físicos. Tomado de Rozalén, 2003; Centro regional de investigaciones biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha. Anexo 3 Tabla 2 Vectores virales Nota. se resumen las ventajas y desventajas presentadas por los vectores virales utilizados en terapia génica entre los que destacaremos los retrovirus, adenovirus y el herpes simple. Tomado de Rozalén, 2003; Centro regional de investigaciones biomédicas, Universidad de Castilla-La Mancha.
