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BIOTECNOLOGIA EN LA SALUD

TERAPIA GENICA

Puede definirse como el tratamiento de enfermedades mediante modificacin gentica directa o indirecta de los tejidos afectados. En la mayora de los casos, la modificacin gentica consiste en la adicin de genes teraputicos a las clulas de un individuo mediante el uso de vectores virales inocuos. La funcin de los genes teraputicos ser la de restablecer la produccin de una protena deficiente o alterada la de conferir nuevas propiedades a las clulas diana.La terapia gnica tiene como objetivo suplir un alelo defectuoso mutado por uno funcional, o bien insertar o seleccionar genes concretos. Aunque todava esta en desarrollo, la terapia gnica se ha utilizado con cierto xito.El 14 de septiembre de 1990,Investigadores de los institutos nacionales de salud de los E.E.U.U. realizaron el primer procedimiento aprobado de terapia gnica en un paciente de cuatro aos, Ashanthi DeSilva, el cual presentaba una enfermedad gentica rara denominada inmunodeficiencia combinada severa (SCID).

EN FUNCIN DEL TIPO CELULAR DIANA, EXISTEN DOS MODALIDADES DE TERAPIA GNICA:Terapia gnica de clulas germinales:aquella dirigida a modificar la dotacin gentica de las clulas implicadas en la formacin de vulos y espermatozoides y, por tanto, transmisible a la descendencia. Este tipo de terapia gnica sera la indicada para corregir de forma definitiva las enfermedades congnitas, una vez que la tcnica sea eficaz y segura, situacin que no parece darse en el momento actual. La terapia gnica de la lnea germinal humana no ha sido practicada debido a las limitaciones de la tecnologa de manipulacin de las clulas germinales y a considerandos ticos, en especial el peligro de la modificacin del acervo gentico de la especie humana, y el riesgo de potenciacin gentica, que derivara en prcticas de eugenesia por seleccin artificial de genes que confiriesen caracteres ventajosos para el individuo.

Terapia gnica somticaaquella dirigida a modificarla dotacin gentica de clulas no germinales, es decir, de las clulas somticas o constituyentes del organismo.Por ello, la modificacin gentica no puede transmitirse a la descendencia. Por consenso general entre los investigadores y con la legislacin actual, basada en motivos ticos y de seguridad, solamente se llevan a cabo protocolos clnicos en este tipo de terapia gnica. En principio, la terapia gnica somtica no ha sido motivo de reservas ticas, salvo las relacionadas con su posible aplicacin a la ingeniera gentica de potenciacin, es decir, toda manipulacin gentica cuyo objetivo sea potenciar algn carcter, como la altura, sin pretender tratar enfermedad alguna.

EN FUNCIN DE LA ESTRATEGIA APLICADA, LA TERAPIA GNICA TAMBIN PUEDE CLASIFICARSE EN:

Terapia gnica in vivo:agrupa las tcnicas en las que el material gentico se introduce directamente en las clulas del organismo, sin que se produzca su extraccin ni manipulacin in vitro. La gran ventaja de las tcnicas in vivo sobre la terapia gnica in vitro es su mayor sencillez. Sin embargo, tienen el inconveniente de que el grado de control sobre todo el proceso de transferencia es menor, la eficiencia global es tambin menor (dado que no pueden amplificarse las clulas transducidas) y, finalmente, es difcil conseguir un alto grado de especificidad tisular.

Terapia gnica ex vivo:comprende todos aquellos protocolos en los que las clulas a tratar son extradas del paciente, aisladas, crecidas en cultivo y sometidas al proceso de transferencia in vitro. Una vez que se han seleccionado las clulas que han sido efectivamente transducidas, se expanden en cultivo y se introducen de nuevo en el paciente. Sus principales ventajas son el permitir la eleccin del tipo de clula a tratar, mantener un estrecho control sobre todo el proceso, y la mayor eficacia de la transduccin gentica. Los problemas ms importantes de esta modalidad son la mayor complejidad y coste de los protocolos, as como la imposibilidad de transducir aquellos tejidos que no son susceptibles de crecer en cultivo; adems, existe siempre el riesgo inherente a la manipulacin de las clulas en cuanto a problemas de contaminacin.

TRANSFERENCIA GNICA

La terapia gnica requiere que se transfieran eficientemente los genes clonados a clulas enfermas, de manera que los genes introducidos sean expresados en cantidad adecuada.Tras la transferencia gnica, los genes insertados se pueden llegar a integrar en los cromosomas de la clula, o bien quedar como elementos genticos extracromosmicos (episomas).

La ventaja de que el gen se integre en el cromosoma es que puede perpetuarse por replicacin cromosmica tras la divisin celular. Como las clulas de la progenie tambin contienen los genes introducidos, se puede obtener una expresin estable a largo plazo. No obstante, la integracin cromosmica tiene sus inconvenientes debido a que la insercin suele ocurrir casi al azar: la localizacin de los genes insertados puede variar enormemente entre clulas. En algunos casos, los genes insertados pueden no expresarse debido a su insercin en regiones muy condensadas. En algunas ocasiones, la integracin puede provocar la muerte de la clula husped (por ejemplo, por insercin en un gen crucial, inactivndolo). Una preocupacin mayor es el riesgo de cncer: la integracin puede perturbar los patrones normales de expresin de genes que controlan la divisin o la proliferacin celular, por ejemplo a travs de la activacin de un oncogn o de la inactivacin de un gen supresor de tumores o de un gen implicado en la apoptosis (= muerte celular programada). Genes integrados en cromosomasGenes no integradosAlgunos sistemas de transferencia gnica estn diseados para insertar genes en clulas donde pueden quedar como elementos extracromosmicos (episomas) y tener una expresin elevada. Si las clulas estn dividindose activamente, el gen introducido puede no segregar igualmente a las clulas hijas, por lo que la expresin a largo plazo puede ser un problema. El resultado es que la posibilidad de curar un trastorno gentico puede ser remota: harn falta tratamientos repetidos de terapia gnica. Sin embrago, en algunos casos puede ser que no haga falta una expresin estable a largo plazo. Por ejemplo, las terapias gnicas contra el cncer suelen implicar la transferencia y expresin de genes a clulas cancerosas con la intencin de eliminarlas. Una vez eliminado el tumor, el gen teraputico puede no ser necesario nunca ms.Mtodos de transferencia gnicaLa introduccin en una clula de material genmico forneo se denomina transferencia gnica, transduccin o transfeccin. Los principales sistemas de transferencia pueden agruparse en dos tipos: los mtodos fsico-qumicos y los vectores virales.Los mtodos de transferencia gnica fsico-qumicos o no virales fueron los primeros en ser desarrollados. Tenemos: MicroinyeccinPrecipitacin con fosfato clcicoElectroporacinBombardeo con microproyectilesInyeccin directa de ADN desnudoConjugados ADN-protenasConjugados ADN-adenovirusLiposomas

Marcaje celularConsiste en introducir, junto con el gen teraputico, uno o ms genes que permitirn identificar y seleccionar aquellas clulas diana que hayan incorporado el transgn. As, por ejemplo, el marcaje con un gen que confiere resistencia a neomicina permite la deteccin selectiva de las clulas cuando se hacen crecer en un medio que contiene dicho antibitico.Por otra parte, un riesgo potencial de la terapia gnica es la posibilidad de aparicin de complicaciones que requirieran la suspensin del tratamiento. Es por ello que se ha desarrollado una alternativa consistente en el doble marcaje de la clula con genes distintos de la secuencia de inters, es decir, la clula marcada lleva un gen forneo que nos sirve de marcador, como el de resistencia a neomicina, que permite seleccionar in vitro las clulas que han tomado el ADN exgeno o conocer in vivo el grado de transfeccin, y el otro gen, como el de la enzima timidina cinasa del virus del herpes simplex, que permite hacer una seleccin negativa in vivo de las clulas marcadas, mediante la administracin de ganciclovir, el cual es fosforilado por la enzima y activado, provocando la muerte celular; de este modo se elimina las clulas modificadas si la situacin lo requiere debido a la toxicidad del tratamiento u otras complicaciones.

Clulas madre

Es una clula progenitora, autoperpetuable, capaz de generar uno o ms tipos celulares diferenciados. Clulas madre 19Tiposclula madre totipotente: puede crecer y formar un organismo completo, tanto los componentes embrionarios (como por ejemplo, las tres capas embrionarias, el linaje germinal y los tejidos que darn lugar al saco vitelino), como los extraembrionarios (como la placenta).

b) clula madre pluripotente: no puede formar un organismo completo, pero puede formar cualquiera otro tipo de clula proveniente de los tres linajes embrionarios (endodermo, ectodermo y mesodermo), as como el germinal y el saco vitelino.

c) clulas madres multipotentes: aquellas que solo pueden generar clulas de su propia capa o linaje embrionario de origen (por ejemplo: una clula madre mesenquimal de mdula sea, al tener naturaleza mesodrmica, dar origen a clulas de esa capa como miocitos, adipocitos u osteocitos, entre otras).

d) clulas madres unipotentes: pueden formar nicamente un tipo de clula particular.20Fuentes de las clulas madreEmbriones de repuesto: embriones extra que han sido almacenados en clnicas de fertilidad y que no fueron utilizados por las parejas donantes para la concepcin de nios.

Embriones de propsito especial: creados por medio de fertilizacin in vitro (artificialmente en el laboratorio) para el propsito especfico de obtener clulas madre.

Embriones clonados: clonados en laboratorios por medio del mtodo de transferencia somtica nuclear, con el fin de cosechar sus clulas madre.

Fetos abortados: los fetos de desarrollo temprano que han sido abortados contienen clulas madre, las cuales pueden ser cosechadas.

Cordones umbilicales: este tejido post-parto posee potencial para la investigacin.

Tejidos u rganos adultos: se pueden obtener clulas madre de tejidos u rganos provenientes de adultos vivos durante la ciruga.

Cadveres: el aislamiento y supervivencia de clulas progenitoras neurales de tejidos post-mortem (hasta 20 horas despus de la muerte) ha sido reportado y provee una fuente adicional de clulas madre humana.Mtodos de obtencin de clulas madreLas clulas madre embrionarias y algunas clulas madre adultas pueden aislarse desde su localizacin original en embriones o tejidos y mantenerse en condiciones especiales de cultivo de manera ms o menos indefinida. Embriones crioconservados Blastmeros individuales Partenognesis Obtencin a base de donantes cadavricos Clulas madre embrionariasDerivan de la masa celular interna de un embrin al estado de blastocisto, dependiendo de la especie, 4 a 7 das despus de la fecundacin.Capaces de producir (tericamente) todos los tipos celulares presentes en un organismo superior incluyendo la lnea germinal.Aisladas por primera vez desde la masa celular interna de blastocistos de ratn en 1981APLICACIONESDESARROLLO DE NUEVAS DROGAS: algunos tipos celulares como cardiomiocitos y hepatocitos generados desde clulas madre embrionarias humanas podran proporcionar una poblacin ideal de clulas para evaluar con mayor exactitud la efectividad de un determinado frmaco o su toxicidad (Keller 2005). TERAPIA DE REEMPLAZO CELULAR: permitira el tratamiento de una amplia variedad de enfermedades debilitantes, tales como diabetes tipo I, enfermedades cardiovasculares, enfermedad de Parkinson y enfermedades de las clulas sanguneas (Doss y col 2004).CLONACIN TERAPUTICA: involucra la obtencin de clulas madre embrionarias isognicas desde embriones clonados, las que pueden ser diferenciadas especficamente en clulas regenerativas para pacientes que requieren terapia de trasplante celular (Han y col 2007).Los ncleos de clulas somticas de un paciente son fusionados con ovocitos enucleados, cultivndolos in vitro hasta la etapa de blastocistos y derivando de la masa celular interna lneas de clulas madre embrionarias isognicas humanasCLONACIN TERAPUTICA25

Ventajas:

Flexibles: Poseen el potencial de formar cualquier clula del cuerpo.Inmortales: Un linaje celular puede potencialmente suministrar una cantidad infinita de clulas con caractersticas cuidadosamente definidas.Fcilmente obtenibles: los embriones humanos pueden ser obtenidos de las clnicas de fertilidad.

Desventajas:

Ser difciles de controlar: El mtodo para inducir el tipo de clula para tratar a una enfermedad en particular debe ser definido y optimizado.Entrar en conflicto con el sistema inmune del paciente: Es posible que las clulas trasplantadas difieran en su perfil inmune de las del recipiente y que sean entonces rechazadas.Ser ticamente controversiales: Las personas que creen que la vida comienza en el momento de la concepcin dicen que el llevar a cabo investigaciones en embriones humanos no es tico, aun cuando el donante d su consentimiento.Clulas madre adultas.

1.- clulas madre de la mdula sea.

Clulas madre hematopoyticasClulas madre mesenquimales Side population cellsMultipotent adult stem cells

2.- clulas madre neurales

3.- clulas madre musculares

4.- clulas madre de la piel

CLULAS MADRE ADULTAS.28Ventajas:

Ya estn ms o menos especializadas: La induccin puede ser ms sencilla.Son inmunolgicamente resistentes: Los recipientes que reciben los productos de sus propias clulas madre no experimentan el rechazo inmunolgico.Son flexibles: Las clulas madre adultas pueden ser usadas para formar otros tipos de tejido.Tienen una disponibilidad variada: Algunas clulas madre adultas son fciles de cosechar mientras que cosechar otras, como por ejemplo, las clulas madre neurales (del cerebro), puede ser peligroso para el donante.

Desventajas:

Estar disponibles en cantidades mnimas: Es difcil obtenerlas en grandes cantidades.Finitas: Ellas no viven tan largo bajo cultivo como las clulas madre embrionarias.Genticamente inadecuadas: Las clulas madre cosechadas pueden llevar consigo mutaciones que causan enfermedades o que pueden daarse durante la experimentacin.POTENCIALES USOS DE LAS CLULAS MADREEl requerimiento de las clulas madre en la enfermedad de Parkinson es generar clulas que sean capaces de sintetizar y liberar dopamina despus de ser implantadas en la zona estriadaEn la enfermedad de Huntington se debe lograr controlar la maduracin de clulas madre en neuronas maduras que sean capaces de generar las proyecciones neurales perdidas en esta enfermedad.En el dao de mdula espinal las clulas madre podran restablecerse en el sitio de la lesin y proveer un substrato para el crecimiento del axn a travs del dao medular.Las clulas madre pueden ser usadas en el diseo y reparacin de tejidos, como el esqueleto y la epidermis. La esclerosis mltiple puede ser tratada usando los precursores de los oligodendrocitos que podran diferenciarse y ser una fuente de remielinizacin. Farmacogentica

Definicin Estudia el efecto de lavariabilidad genticade un individuo en su respuesta a determinados frmacosLa gentica de los frmacos se enfoca principalmente, en los genes que codifican loscitocromos 450oCYPs 450.ObjetivoPrever la respuesta de cada persona a los frmacos la cual va a determinar la eficacia de los tratamientos mdicos farmacolgicos y los efectos secundarios.

La sustitucin del sistema emprico de ensayo y error en la seleccin y dosificacin de los medicamentos por el de la obtencin del perfil farmacogentico del paciente que permita valorar a priori qu medicamento muestra el equilibrio ptimo entre su nivel de eficacia y el riesgo de producirle efectos adversos.Disminucin de la aparicin de reacciones adversasEleccin del frmaco ms segura, segn el genotipo.Un mejor cumplimiento del tratamientoMayor probabilidad de xito teraputicoDisminucin del coste para el sistema sanitario.ObjetivoUsosEnfermedades crnicas que requieran largos perodos de terapia: Osteoporosis, enfermedades neurodegenerativas y cncerOtros: tratamiento del dolor, tratamientos psiquitricos, tratamiento de ulceras, etcMecanismo de accinLas enzimas codificadas por los genes CYP450 se encuentran principalmente en el hgado, donde metabolizan frmacos, toxinas y otras sustancias extraas que entran en el organismoMetabolismo oxidativo, las enzimasP450incrementan la solubilidad en agua de compuestos extraos para ayudar a su excrecin.Las diferencias en la actividad de la enzimaCYP450, independientemente de la causa (variaciones genticas u otros factores ambientales, tales como alimentacin, medicacin concomitante, sexo, edad, estado de salud, hormonas, enfermedad heptica, inflamacin, nutricin, embarazo, etc.), pueden afectar a la disponibilidad del frmaco en el organismo.Tabla 1. Algunas de las parejas frmaco/biomarcador gentico que incluye la FDA.FrmacoBiomarcador genticoWarfarina CYP2C9/VKORC1Carbamacepina HLAB*1502Abacavir HLCB*5701Panitumumab Mutacin en KRASIrinotecan UGT1A1Erlotinib Expresin de EGFRCetuximab Expresin de EGFRRasburicasa Deficiencia en G6PDTrastuzumabSobreexpresin de Her2/neuTretinoina Expresin PML/RARImatinib Expresin c-kitClopidogrel CYP2C19

Conclusiones La farmacogentica pretende el desarrollo de una terapia ms eficaz y segura, reduciendo los costes, y por tanto mejorando la calidad asistencial. El valor predictivo del anlisis farmacogentico previene la posible aparicin de efectos adversos, y permite un ajuste de la dosis ms personalizado. La importancia del diagnstico molecular y la necesidad de que se convierta en parte de las pruebas rutinarias de laboratorio est clara. De hecho, ya se utilizan anlisis genotpicos para la eleccin del frmaco ms eficaz y seguro. No obstante, est lejos de la prctica clnica habitual.Gracias