miniatura|300px|Terapia xénica utilizando como vector un adenovirus. Insírese un novo xene nunha célula transportado polo adenovirus. Se o tratamento ten éxito, o novo xene producirá unha proteína funcional para tratar a doenza. A terapia xénica consiste en enviar unha molécula de ácido nucleico ao interior das células do paciente para que funcione como un fármaco que sirva para tratar a súa doenza. O ácido nucleico poden ser expresado como proteínas, interferir coa expresión de proteínas, ou corrixir mutacións xenéticas.
A forma máis común de terapia xénica utiliza ADN que codifica un xene terapéutico funcional que substituirá a un xene mutado do paciente, que lle está a causar unha doenza xenética. O ácido nucleico está empaquetado dentro dun "vector", que ten a misión de o transportar dentro del e levalo ás células.
A terapia xénica foi conceptualizada en 1972, por autores que instaban a ter precaución antes de comezar os estudos de terapia xénica en humanos. O primeiro experimento de terapia xénica foi aprobado en 1990 (pola FDA dos Estados Unidos) para tratar un paciente con deficiencia de adenosina desaminase-inmunodeficiencia combinada grave (ADA-SCID). Ata xaneiro de 2014, foran realizados ou aprobados uns 2.000 ensaios clínicos sobre terapia xénica no mundo.Gene Therapy Clinical Trials Worldwide Database. The Journal of Gene Medicine. Wiley (xaneiro de 2014)
Os primeiros fracasos clínicos levaron á desestimación da terapia xénica durante un tempo. Pero os éxitos conseguidos desde 2006 volveron atraer o interese dos investigadores cara a esta técnica; con todo en 2014 aínda era principalmente unha técnica experimental. Entre os ensaios realizados inclúese o tratamento da enfermidade da retina amaurose conxénita de Leber,Maguire, A. M.; Simonelli, F.; Pierce, E. A.; Pugh Jr, E. N.; Mingozzi, F.; Bennicelli, J.; Banfi, S.; Marshall, K. A.; Testa, F.; Surace, E. M.; Rossi, S.; Lyubarsky, A.; Arruda, V. R.; Konkle, B.; Stone, E.; Sun, J.; Jacobs, J.; Dell'Osso, L.; Hertle, R.; Ma, J. X.; Redmond, T. M.; Zhu, X.; Hauck, B.; Zelenaia, O.; Shindler, K. S.; Maguire, M. G.; Wright, J. F.; Volpe, N. J.; McDonnell, J. W.; Auricchio, A. (2008). "Safety and Efficacy of Gene Transfer for Leber's Congenital Amaurosis". New England Journal of Medicine 358 (21): 2240–2248. doi:10.1056/NEJMoa0802315. PMC 2829748. PMID 18441370.Simonelli, F.; Maguire, A. M.; Testa, F.; Pierce, E. A.; Mingozzi, F.; Bennicelli, J. L.; Rossi, S.; Marshall, K.; Banfi, S.; Surace, E. M.; Sun, J.; Redmond, T. M.; Zhu, X.; Shindler, K. S.; Ying, G. S.; Ziviello, C.; Acerra, C.; Wright, J. F.; McDonnell, J. W.; High, K. A.; Bennett, J.; Auricchio, A. (2009). "Gene Therapy for Leber's Congenital Amaurosis is Safe and Effective Through 1.5 Years After Vector Administration". Molecular Therapy 18 (3): 643–650. doi:10.1038/mt.2009.277. PMC 2839440. PMID 19953081.Cideciyan, A. V.; Hauswirth, W. W.; Aleman, T. S.; Kaushal, S.; Schwartz, S. B.; Boye, S. L.; Windsor, E. A. M.; Conlon, T. J.; Sumaroka, A.; Roman, A. J.; Byrne, B. J.; Jacobson, S. G. (2009). "Vision 1 Year after Gene Therapy for Leber's Congenital Amaurosis". New England Journal of Medicine 361 (7): 725–727. doi:10.1056/NEJMc0903652. PMC 2847775. PMID 19675341.Bainbridge, J. W. B.; Smith, A. J.; Barker, S. S.; Robbie, S.; Henderson, R.; Balaggan, K.; Viswanathan, A.; Holder, G. E.; Stockman, A.; Tyler, N.; Petersen-Jones, S.; Bhattacharya, S. S.; Thrasher, A. J.; Fitzke, F. W.; Carter, B. J.; Rubin, G. S.; Moore, A. T.; Ali, R. R. (2008). "Effect of Gene Therapy on Visual Function in Leber's Congenital Amaurosis". New England Journal of Medicine 358 (21): 2231–2239. doi:10.1056/NEJMoa0802268. PMID 18441371. a inmunodeficiencia combinada grave ligada ao X,Fischer, A.; Hacein-Bey-Abina, S.; Cavazzana-Calvo, M. (2010). "20 years of gene therapy for SCID". Nature Immunology 11 (6): 457–460. doi:10.1038/ni0610-457. PMID 20485269. a xa mencionada ADA-SCID,Ferrua, F.; Brigida, I.; Aiuti, A. (2010). "Update on gene therapy for adenosine deaminase-deficient severe combined immunodeficiency". Current Opinion in Allergy and Clinical Immunology 10 (6): 551–556. doi:10.1097/ACI.0b013e32833fea85. PMID 20966749. a adrenoleucodistrofia, a leucemia linfocítica crónica, a leucemia linfocítica aguda, o mieloma múltiple,Coghlan, Andy (11 de decembro de 2013) Souped-up immune cells force leukaemia into remission. New Scientist. Consultado o 15 de abril de 2013 a hemofilia e a enfermidade de Parkinson.Lewitt, P. A.; Rezai, A. R.; Leehey, M. A.; Ojemann, S. G.; Flaherty, A. W.; Eskandar, E. N.; Kostyk, S. K.; Thomas, K.; Sarkar, A.; Siddiqui, M. S.; Tatter, S. B.; Schwalb, J. M.; Poston, K. L.; Henderson, J. M.; Kurlan, R. M.; Richard, I. H.; Van Meter, L.; Sapan, C. V.; During, M. J.; Kaplitt, M. G.; Feigin, A. (2011). "AAV2-GAD gene therapy for advanced Parkinson's disease: A double-blind, sham-surgery controlled, randomised trial". The Lancet Neurology 10 (4): 309–319. doi:10.1016/S1474-4422(11)70039-4. PMID 21419704.Herper, Matthew (26 de marzo de 2014) Gene Therapy's Big Comeback Forbes. Consultado o 28 de abril de 2014
A primeira terapia xénica comercial, chamada Gendicine, foi aprobada na China en 2003 para o tratamento de certos cancros. En 2012 Glybera, un tratamento para un raro trastorno hereditario, podería converterse nun tratamento para uso clínico en Europa e os Estados Unidos despois da aprobación da súa comercialización pola Comisión Europea.
Enfoques Despois de producírense os primeiros avances en enxeñaría xenética de bacterias, células e pequenos animais, os científicos empezaron a considerar como aplicalos á medicina. Consideráronse dous enfoques principais: a substitución ou a alteración de xenes defectuosos.U.S. National Library of Medicine, Genomics Home Reference. What is gene therapy? Os científicos centráronse nas doenzas causadas por trastornos debidos a un só xene, como a fibrose quística, hemofilia, distrofia muscular, talasemia e anemia falciforme. O fármaco actual Glybera trata unha doenza dese tipo, causada por un defecto na lipoproteína lipase.
O ADN debe ser administrado ao paciente, chegar ás células danadas, entrar na célula e expresar ou afectar a unha proteína.U.S. National Library of Medicine, Genomics Home Reference. How does gene therapy work? Exploráronse moitas técnicas para a entrega do fármaco no lugar axeitado. Os intentos iniciais incorporaban o ADN nun virus producido por enxeñaría para que este cedese o ADN preparado que portaba a un cromosoma.Pezzoli, D.; Chiesa, R.; De Nardo, L.; Candiani, G. (2012). " We still have a long way to go to effectively deliver genes!". Journal of Applied Biomaterials & Functional Materials 2 (10): 82. doi:10.5301/JABFM.2012.9707. Vannucci, L; Lai, M; Chiuppesi, F; Ceccherini-Nelli, L; Pistello, M (2013). "Viral vectors: A look back and ahead on gene transfer technology". The new microbiologica 36 (1): 1–22. PMID 23435812. Tamén se exploraron métodos que utilizaban ADN espido, especialmente no contexto do desenvolvemento da aplicación de vacinas.
Na maioría dos estudos de terapia xénica, unha copia do xene funcional insírese no xenoma para compensar o defectivo. Se esta copia simplemente se introduce no hóspede, trátase dunha terapia xénica de adición. Se o que se pretende, por medio da recombinación homóloga, é eliminar a copia defectiva e cambiala pola funcional, trátase dunha terapia de substitución. A proteína codificada polo xene funcional ou terapéutico debe corrixir o defecto que causaba a doenza.
Por tanto, xeralmente, os esforzos están centrados en administrar un xene que causa a expresión dunha proteína funcional que se necesita. Máis recentemente, aproveitouse a mellor comprensión que actualmente se ten do funcionamento das nucleases para facer unha edición do ADN máis directa, utilizando técnicas como o uso de nucleases de dedo de cinc e CRISPR. O vector incorpora xenes en cromosomas. As nucleases expresadas editan despois o cromosoma. En 2014 estes enfoques implicaban a extracción de células dos pacientes, a modificación dun cromosoma e a devolución das células transformadas aos pacientes.Urnov, Fyodor D.; Rebar, Edward J.; Holmes, Michael C.; Zhang, H. Steve; Gregory, Philip D. (2010). "Genome editing with engineered zinc finger nucleases". Nature Reviews Genetics 11 (9): 636–646. doi:10.1038/nrg2842. PMID 20717154.
Outras tecnoloxías empregan ácidos nucleicos antisentido, ARN interferente pequeno e outros ADN. Estas tecnoloxías non alteran o ADN, senón que interaccionan directamente con moléculas como o ARN, polo que non actúan igual que a "terapia xénica" clásica.
Tipos A terapia xénica pode clasificarse en dous tipos segundo o tipo de células ás que se aplique:
En células somáticas Na terapia xénica en células somáticas os xenes terapéuticos son transferidos a unha célula do corpo que non é un gameto, célula da liña xerminal, ou célula nai indiferenciada. Calquera destas modificacións afectan só ao paciente individual, e non van ser herdadas pola proxenie. A terapia de células somáticas representa a liña principal en investigación básica e clínica, na cal se utiliza un ADN terapéutico (xa sexa integrado no xenoma ou en forma dun episoma ou plásmido externo) para tratar a doenza.
Só nos Estados Unidos hai uns 600 ensaios clínicos en marcha que utilizan terapia xénica de células somáticas. A maioría céntranse en trastornos xenéticos, como inmunodeficiencias, hemofilia, talasemia e fibrose quística. Estes trastornos debidos a un só xene son bos candidatos para este tipo de terapia. A corrección completa dun trastorno xenético ou a substitución de moitos xenes non é aínda posible. Só uns poucos ensaios están en fase avanzada.
Nesta terapia téñense proposto dúas liñas de actuación: Terapia in vivo: a transformación celular ten lugar dentro do paciente ao que se lle administra a terapia. Consiste en administrarlle ao paciente un xene a través dun vehículo (xeralmente un virus), o cal debe atopar as células a infectar. O problema que presenta esta técnica é que é moi difícil conseguir que un vector localice a un único tipo de células diana. Terapia ex vivo: a transformación celular lévase a cabo a partir duna biopsia na que se toma unha mostra do tecido do paciente, e logo trátanse as células fóra do corpo (ex vivo) nos recipientes de laboratorio (in vitro) para cultivalas e modificalas cun vector, e unha vez transformadas as células volven a introducirse no paciente. Como ocorre fóra do corpo do paciente, este tipo de terapia é moito máis doada de levar a cabo e permite un control maior das células infectadas. Esta técnica aplicouse principalmente a células hematopoéticas, que son cultivables e facilmente transplantables.
Na liña xerminal Na terapia xénica da liña xerminal, as células da liña xerminal (espermatozoides ou óvulos) son modificadas pola introdución de xenes funcionais nos seus xenomas. A modificación dunha célula xerminal fai que todas as células do organismo que se creen con elas leven o xene modificado. O cambio é, por tanto, herdable e pasa ás seguintes xeracións. En países como Australia, Canadá, Alemaña, Israel, Suíza e os Países Baixos prohibiron a aplicación en humanos da terapia xénica na liña xerminal, por razóns técnicas e éticas, como son o insuficiente coñecemento que temos sobre os seus posibles riscos para as futuras xeracións e o seu maior risco comparada coa terapia xénica en células somáticas.Strachnan, T. and Read, A. P. (2004) Human Molecular Genetics, 3rd Edition, Garland Publishing, p. 616, ISBN 0-8153-4184-9. Outros países, como EUA non teñen controis federais específicos sobre a modificación xenética humana (á parte das regulacións da FDA sobre as terapias en xeral).Hanna, K., 2006, Germline Gene Transfer, National Human Genome Research Institute, 2013, Human Cloning and Genetic Modification, Association of Reproductive Health Officials,
Vectores