La terapia genica

1. LA TERAPIA
GENICA

2. Cos’è la terapia genica?
Molte malattie sono causate dalla mancanza o dal malfunzionamento di una
proteina: nel primo caso, i problema dipende dall’inattivazione del gene che
codifica per quella proteina, mentre nel secondo caso è dovuto alla presenza
di mutazioni che alterano la sequenza nucleotidica e di conseguenza la catena
polipeptidica.
Lo scopo della terapia genica è correggere i difetti del
genoma che sono alla base delle malattie geniche.

3. I primi successi e le prime delusioni…
1990  French Anderson e Michael Blaise curarono una bambina malata di Ada-Scid. La
procedura consisteva nel correggere il Dna dei linfociti T della bambina, «ma funzionò
parzialmente» racconta Bordignon, «perché quando le cellule corrette esaurirono il loro ciclo
vitale sparì anche l’effetto terapeutico». Per rendere permanente il beneficio, il ricercatore pensò
quindi di modificare cellule destinate a durare per sempre, di mirare, cioè, la terapia genica sulle
staminali del midollo osseo. «Riuscimmo così a guarire i primi due pazienti dall’Ada-Scid e
pubblicammo il risultato su Science» ricorda Bordignon.
1999  Il giovane Jessie Gelsinger morì nel corso di una sperimentazione all’Università
della Pennsylvania, per una violentissima reazione immunitaria nei confronti del vettore che
avrebbe dovuto curarlo. «La morte di Gelsinger destò scalpore perché la sperimentazione non era
stata condotta in modo corretto» ricorda Bordignon. «Quel rischio infatti era già emerso negli
studi sugli animali, ma era stato ignorato».
2002  A Parigi, alcuni bambini si ammalarono di leucemia in seguito a una terapia genica.

4. Per alcuni anni le ricerche rimasero ferme visto che nessuna azienda era più disposta ad investire
nel settore, ed i pochi ricercatori che proseguirono si resero conto che era necessario fare un
passo indietro e abbandonare per un po’ i test sui pazienti, per mettere a punto metodi più sicuri.
«Servivano nuove verifiche sulla sicurezza. Inoltre, negli Usa non c’era più nessuno disposto a
finanziarci. Tornai in Italia, e ho potuto proseguire le ricerche grazie ai fondi Telethon », ricorda
Naldini.
2009  Video in cui un bambino cammina sicuro seguendo un percorso tracciato sul
pavimento. Quel bambino però era quasi cieco fino a poche settimane prima ma grazie alla
terapia genica riuscì a sconfiggere l’amaurosi di Leber (una rara malattia genetica che provoca la
degenerazione della retina), essa si era basata sui virus adenoassociati, che non si integrano nel
Dna delle cellule bersaglio. «Sono vettori sicuri, ma non vanno sempre bene» spiega Alberto
Auricchio. «Per esempio, non funzionano su cellule che si dividono, come le staminali, e possono
trasportare solo geni piccoli. Lo studio, pubblicato su Lancet, aveva coinvolto 12 pazienti fra gli 8 e
i 44 anni, dando buoni risultati soprattutto sui più giovani ».
2013 Naldini e altri ricercatori riuscirono a curare tre bambini che nell’arco di breve
tempo avrebbero altrimenti sviluppato la leucodistrofia metacromatica (una rara malattia
genetica neurodegenerativa) e altri tre affetti dalla sindrome di Wiskott-Aldrich, che colpisce le
cellule del sangue. In entrambi i casi, i lentivirus con i geni terapeutici sono stati introdotti nelle
staminali del midollo osseo.

5. Metodi
I due principali metodi utilizzati per il trasferimento
di geni sono: ex vivo e in vivo:
 Nel trasferimento ex vivo si trasferiscono geni
clonati in cellule dello stesso individuo, per
evitare che esse vengano rigettate dal sistema
immunitario del paziente trattato. Questo
metodo è applicabile ai soli tessuti che possono
essere prelevati dal corpo, modificati
geneticamente e reintrodotti nel paziente, dove
sopravvivono per un lungo periodo di tempo,
come ad esempio le cellule del sistema
ematopoietico e della pelle.
 La terapia in vivo viene attuata in tutti quei casi
in cui le cellule non possono essere messe in
coltura o prelevate e reimpiantate, come quelle
del cervello o del cuore e della maggior parte
degli organi interni. Inoltre, rappresenta un
modello terapeutico di più difficile applicazione,
visto che in questo caso il gene d'interesse
viene inserito nell'organismo, tramite un
opportuno vettore, direttamente per via locale
o sistemica.

6. I vettori virali
Essi si basano sull’utilizzo di virus opportunamente modificati in modo tale da poter
veicolare il loro genoma all’interno delle cellule bersaglio, senza dare malattia.
Vettori virali
Retrovirus Lentivirus Adenovirus
Virus
adenoassociati
Herpes simplex
virus

7.  RETROVIRUS, sono stati i primi virus ad essere studiati nella terapia genica, il loro genoma è costituito da un
singolo filamento di RNA. Una volta infettata la cellula, attraverso un processo di trascrizione inversa si forma il
doppio filamento di DNA che si integra nel genoma della cellula ospite esprimendo così le proteine virali.
 LENTIVIRUS, appartengono alla famiglia dei retrovirus di cui condividono la morfologia ed il ciclo replicativo
ma, a differenza dei precedenti, possono infettare anche cellule non replicanti come quelle del cuore o del
sistema nervoso centrale.
 ADENOVIRUS, Una volta all'interno della cellula, non si integra nel genoma ma si replica nel nucleo come un
episoma (può replicarsi autonomamente nel citoplasma o inserirsi nel cromosoma batterico e replicarsi con
esso).
VANTAGGI:
• I transgeni possono essere espressi per tutta la vita dell’ospite;
• Capacità di infettare efficientemente una vasta gamma di tipi cellulari;
• Inducono scarsa risposta immunitaria nell'ospite.
SVANTAGGI:
• Sono difficili da coltivare;
• Infettano solo cellule in attiva divisione;
• Si integrano nel genoma dell’ospite in molteplici siti.
VANTAGGI:
• Infettano sia cellule in divisione che quiescenti;
• I transgeni possono essere espressi per tutta la vita dell’ospite.
SVANTAGGI:
• Sono difficili da coltivare;
• Possono provocare malattia nell'uomo;
• Si integrano nel genoma dell’ospite in molteplici siti.
VANTAGGI:
• Facilmente manipolabili;
• Possono veicolare inserti di grosse dimensioni.
SVANTAGGI:
• Alta risposta immunitaria.

8.  VIRUS ADENOASSOCIATI, sono piccoli virus non patogeni per l'uomo, hanno un genoma formato da una
molecola di DNA a singolo filamento. Per replicarsi autonomamente necessitano però di un altro virus che in
genere è un adenovirus o un herpesvirus.
• HERPES SIMPLEX VIRUS, è costituito da un doppio filamento di DNA e contiene più di 80 geni, la metà dei
quali non risulta essenziale per la crescita in cellule di coltura. Una volta eliminati tali geni è possibile inserire
un transgene di grosse dimensioni.
VANTAGGI:
• Alta efficienza di trasferimento genico;
• Non sono patogeni per l’uomo;
• Infettano sia cellule in divisione che non.
SVANTAGGI:
• Dimensioni ridotte del transgene . Recentemente la capacità di questi vettori è stata aumentata
utilizzando due vettori, ciascuno codificante metà della proteina di interesse;
Grazie alla loro naturale capacità di stabilire infezioni latenti nei neuroni, vengono utilizzati per il trasporto
di geni nel sistema nervoso centrale.

9. I vettori non virali
Essi si basano sull’uso di DNA, da solo o complessato a molecole che ne facilitino
l’ingresso nella cellula.
 DNA NUDO, è la procedura più
lineare. Consiste nell'iniettare il gene
terapeutico, legato ad un plasmide,
direttamente nella cellula;
 LIPOSOMI, è possibile far
complessare ad essi il DNA, Il
complesso DNA-liposoma può fondersi
con la membrana cellulare .
Successivamente il DNA viene liberato
nel citoplasma, entra nel nucleo e
viene espresso;
 POLIMERI CATIONICI, i complessi
DNA-policatione vengono inglobati dalla
cellula per endocitosi, e possono essere
attivamente indirizzati verso specifiche
linee cellulari o tessuti utilizzando
anticorpi o altre molecole direzionanti.

10. Ultime notizie…
 Una nuova terapia genica multipla, permette con una sola somministrazione di contrastare ben quattro
malattie legate all'avanzare dell'età (scompenso cardiaco, insufficienza renale, obesità e diabete),
migliorando la salute generale e allungando la vita. I ricercatori lo hanno verificato iniettando tre geni
legati alla longevità (FGF21, sTGF beta R2 e alfa-Klotho), usati singolarmente o in combinazione fra loro, in
topi obesi, diabetici, con scompenso cardiaco o insufficienza renale. I risultati indicano che FGF21 da solo
combatte obesità e diabete, mentre la sua combinazione con sTGF beta R2 riduce del 75% l'atrofia
renale. L'insufficienza cardiaca è migliorata del 58% con sTGF beta R2 da solo e in combinazione con uno
degli altri due geni: insieme a FGF21 in particolare, ha portato benefici contro tutte e quattro le malattie,
migliorando la salute e la sopravvivenza dei topi.Uno degli aspetti più interessanti della ricerca, spiegano
gli autori, è che i geni iniettati (veicolati nell'organismo da un virus reso innocuo) non si integrano nel Dna
originale delle cellule dell'organismo, non lo alterano in alcun modo, e di conseguenza non rischiano di
essere trasmessi ad altri individui o alle generazioni successive;
 Oggi la leucemia è la forma di tumore infantile più diffusa e ogni anno il 20% dei bambini colpiti non
riesce a vincerla. La onlus ha deciso di donare oltre 630mila euro alla ricerca inoltre finanzia il
Laboratorio Interdipartimentale di Terapia Cellulare e Genica «Stefano Verri» e il suo intero staff di
ricercatori all’interno del San Gerardo di Monza, polo di eccellenza in Italia per la cura delle leucemie
infantili.