Terapiagénica

(1)

La práctica de la neurología en

los tiempos de la Terapia génica

Pedro J. Serrano Castro

Hospital Torrecárdenas de Almería

REUNIÓN XXV

ANIVERSARIO S.A.N.

Sevilla, 6 de Noviembre

(2)

Un puzzle de vías de desarrollo

de la Neurología

Nuevas tecnologías

de la información

La perspectiva

genética

La Neuroimagen

El momento de la

terapia



Internet

_Internet



Conectividad

_Conectividad



Genética y proteómica



Neuroimagen estructural

_{Neuroimagen estructural}



Neuroimagen funcional

_{Neuroimagen funcional}



Terapia génica

_{Terapia génica}



Terapias celulares

_{Terapias celulares}



Farmacogenética

_{Farmacogenética}

(3)

La edad de oro de la neurología

“

La neurología genómica ha llegado y la

recompensa para nuestros pacientes y para

nuestra especie será verdaderamente profunda

e inesperada de las maneras más positivas imaginables

La edad de oro de la neurología acaba de

iniciarse”

R.N. Rosenberg, JAMA 2001

(4)

El Genoma humano:

La base

Neo-Vesaliana de la medicina del siglo XXI

De corporis humani fabrica

Andrea Vesalio 1543

De motu cordis

W. Harvey 1628

De sedibus et causis

morborum

JB Morgagni 1761

Fisiología

Anatomía

Patológica

(5)

El Genoma humano:

La base

Neo-Vesaliana de la medicina del siglo XXI

“

Genómica

Funcional”

“

Anatomía mórbida

_{del Genoma”}

Proteómica

Genética

médica

Secuenciación genoma humano

2002

(6)

Conclusiones del

Proyecto Genoma Humano

El Genoma Humano contiene

3 billones de nucleótidos

(A, C, T y G) que

forman alrededor de

30000 genes

que se concentran en determinadas zonas

Se desconoce actualmente la función del 50% de los genes descubiertos

La secuencia de nucleótidos es

idéntica al 99.9% entre todas las personas

Sólo el 2% de la secuencia del genoma codifica proteínas y el 40% de éstas

proteínas también son codificadas por el gusano o la mosca de la fruta

Se han identificado alrededor de

1,4 millones de Polimorfismos de un solo

Nucleótido (SNPs)

(7)

Las bases de la neurología genómica

20 % proteínas

80 % identidad

50 % proteínas

80 % identidad

Neisseria meningitidis Neisseria meningitidis Saccaromyces Saccaromyces cerevisiae cerevisiae Caenorhabditis Caenorhabditis elegans elegans Drosofila melanogaster Drosofila melanogaster Mus musculus Mus musculus

Adrenoleucodistrofia

Gen transportador ABCD1

Alzheimer

Presenilina 1

ELA

Gen SOD-1

Huntington

Gen de huntingtina

Distrofinopatías

Gen distrofina

Parkinson

Gen Parkin 2

30000 genes

19000 genes

GENES ORTÓLOGOS PRESENTES

(8)

Genómica comparativa

Genoma de invertebrados

Genoma humano



Aumento del nº de

_{Aumento del nº de}

factores neurotróficos



Codificación subunidades

canales intercelulares



Semaforinas



Sinaptotagminas



Aumento del nº de familias

de canales iónicos



Aumento del nº de genes

productores de mielina

(9)

Proteómica comparativa

Nematodo Mosca de la fruta

Hombre

Proteínas relacionadas con el

funcionamiento neuronal

Venter, C

Science 2001

Proteínas relacionadas

con el citoesqueleto neuronal

Proteínas involucradas en

el desarrollo cerebral

(10)

La edad de oro de la neurología

“

“La neurología genómica ha llegado y la La neurología genómica ha llegado y la recompensa para nuestros pacientes y para

recompensa para nuestros pacientes y para

nuestra especie será verdaderamente profunda

e inesperada de las maneras más positivas imaginables

La edad de oro de la neurología acaba de

iniciarse”

R.N. Rosenberg, JAMA 2001

Los genes suplementarios del genoma humano codifican

preferentemente proteínas relacionadas con funciones neuronales.

El ser humano presenta una dramática expansión del neuroproteoma

(11)

(12)

La primera alianza:

Tecnología de la

Información

(13)

(14)

Crecimiento de Direcciones IP

Sept 69-Sept 02

Periodo de tiempo

200 millones de IP

en Sept de 2002

50 millones de IP en

Enero 2001

20 meses

x4

(15)

Usuarios de Internet

34,3 mill

57,24%

19,25 mill

33,37%

16,97 mill

28,39 %

8,98 mill

25,5%

Usuarios totales en el mundo

649

649 mill. de personas. Más

del 10%de la población mundial

53 millones

de

hispanoparlantes

(16)

Internet en la práctica neurológica

Portales de Neurología

Basada en la evidencia

Trip Database

http://www.tripdatabase.com

Bases de datos del CRD

http://nhscrd.york.ac.uk

Cochrane Library

http://www.update-software.com/cochrane

National Guideline Clearinghouse

http://www.guideline.

gov

National Institute for Clinical Excelence

http://www.nice.com

AAN Practice Guidelines

http://www.aan.com

Neuroevidencia

http://svneurologia.org/fc/neuroevi

.php3

Buscadores de Guías de

Práctica Clínica

Textos de Neurología

On-line

eMedicine-neurology

www.emedicine.com/neuro

Neuromuscular Diseases

Textbook

www.neuro.wustl.edu/neuromuscular

Medlink Neurology

http://www.medlink.com

Bases de Datos bibliográficas

MEDLINE

http://www.ncbi.nlm.nih.gov

OMIN

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

Recursos en la red

Artículos

PubMed

Acceso

OMIM

Genes

homólogos

(22)

Genómica en la práctica neurológica

Proyecto GENOMA HUMANO

3 X 10

9

pares de bases

30.000 genes

Aplicación

diagnóstica

_terapéutica

Aplicación

Terapia génica

Nuevas dianas

terapéuticas

Farmacogenómica

Transferencia de genes

terapéuticos

Diseño de drogas

Predicción de la

respuesta individual

(23)

Terapia génica

(24)

Candidatos a terapia génica:

Enfermedades monogénicas

Número de

genes de

enfermedad

descubiertos

Fuente: Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM)

1485

genes

relacionados con

una enfermedad

(25)

Candidatos a terapia génica:

Enfermedades dependientes de un

(26)

Terapia génica en neurología

Enfermedad Producto genético deficitario Tipo celular

Síndrome Lesh-Nyham

Hipoxantina-Fosforibosil Transferasa Ganglios Basales

Distrofia Muscular Duchenne

Distrofina

Músculo

Enfermedad de Parkinson

Dopamina

Sustancia negra

Paramiotonía congénita

Subunidad



1 Canal del Sodio

Músculo

ADFLE

Subunidad



4 Receptor nicotínico Ach

Neurona

Ataxia episódica tipo 2

Subunidad



1 Canal del Calcio

Neurona

Ataxia episódica tipo 1

Genes del canal del Potasio

Cerebelo y nervio

_periférico

Coreoatetosis paroxística familiar

Canales del Potasio

Neurona

(27)

Vectores ideales

en terapia génica

Vectores

Kaji, EH; JAMA 2001

CARACTERÍSTICAS IDEALES

 Fácil síntesis en forma pura a títulos altos

 Transducción en células no proliferantes en vivo

 Expresión transgénica a largo plazo

 Ausencia de toxicidad-infectividad

No virales

Plásmidos

Liposomas

Conjugados

moleculares

Virales

Retrovirus

recombinantes

Adenovirus

Virus

adeno-asociados

asociados

Herpes-virus

Fácil síntesis y transducción

Fácil síntesis y transducción No en células no proliferantesNo en células no proliferantesInunogénicidadInunogénicidad Poco estables

Poco estables

Sí en células no proliferantes

Estables

No inmunogénica

Problemas para difundirse en

el tejido diana

(28)

Terapia génica

Síntesis del vector vírico

Virus

nativo

nativo GenomaGenomaviralviral Plásmido

Plásmido Genes virales Genes virales estructurales

estructurales Genes viralesGenes viralesintegradosintegrados

Proteínas virales Proteínas virales estructurales estructurales Célula Célula productora productora Cromosomas Cromosomas huéspedes huéspedes Núcleo Núcleo Señal de Señal de Producción Producción Gen Gen terapéutico

terapéutico Gen terapéutico_{Gen terapéutico}

integrado integrado Célula Célula productora productora Vector Vector

Eck, S

(29)

Terapia génica

Métodos de transferencia

Células productoras

In Vivo

Ex Vivo

Cultivo de retrovirus

recombinantes

Directa Retrovirus

Stock de retrovirus

Indirecta

Virus derivados del VLM

Cultivo de retrovirus

recombinantes

Cultivo de fibroblastos

autólogos infectados

Caracterización

Molecular

Suhr, ST

(30)

Terapia génica

Ex Vivo

Producción de células

secretoras de

factores terapéuticos

Producción de células

secretoras de

factores de crecimiento

o diferenciación neuronal

Producción de células

cara la liberación de

virus “suicidas” citotóxicos

Terapia génica

In vivo

Transferencia genética

a

grupos neuronales

Suhr, ST

Arch Neurol, 1999

Células productoras de Dopamina

Enfermedad de Parkinson

Células productoras de NGF

Enfermedad de Alzheimer o Huntington

Tratamientos oncológicos

Gliomas malignos

(31)

Antisense gene therapy

Tuschl,

Mol Interv 2002

RNA-polimerasa

DNA-dependiente

Promotor

Sitio de inicio de

la transcripción

Proceso del RNA

RNA Funcional RNA Funcional

RNA codificante RNA codificante

RNA antisense hibridiza con RNA codificante y la

Traslación del mRNA normal es bloqueada

Enfermedad

de Huntington

Bloqueo en la producción

de Huntingtina

(32)

Inmunoterapia génica

¿Una vacuna antiepiléptica?

Vector AAV

recombinante

con DNA de NR1

Vacuna oral

Células M

Respuesta

inmunitaria

(33)

¿Una vacuna antiepiléptica?

Ratones vacunados

_{Ratones no vacunados}

(34)

Terapia génica-Los hechos

Enfermedad Estudios preclínicos Ensayos clínicos

Enfermedad de Alzheimer

Gen del NGF

En Marcha

Enfermedad de Parkinson

Gen de la Tiroxina Hidroxilasa

Gen BDNF

Gen de la GAD

En Marcha

Enfermedad de Huntington

Bloqueo producción de

Huntingtina

(Antisense gene therapy)

NO

Esclerosis Lateral Amiotrófica

_{Gen del GDNF}

Gen del CNTF

NO

Enfermedad de Canavan

Gen Aspartoacilasa

SI

NGF: Factor de crecimiento neuronal

BDNF: Factor neurotópico derivado del cerebro

(35)

Terapia génica-Ensayos en marcha

During, 1996

Método: Transferencia Gen

Aspartoacilasa.

Vector:

Liposomas

2 -/+

During, 1998

Método: Transferencia Gen

Aspartoacilasa.

Vector:

Adenovirus-asociado

14 +

Janson, 2002

Método: Transferencia Gen

Aspartoacilasa.

Vector:

Adenovirus-asociado

21 En Marcha

Referencia Estudios Clínicos Nº Resultado

Enfermedad de Canavan

Referencia Estudios Clínicos Nº Resultado

Enfermedad de Parkinson

(36)

Terapia con

células madre

(37)

Terapia con Células Madre

Embrión de Embrión de 5-7 días 5-7 días

Células Madre

Embrionarias

Embrión de Embrión de 6 semanas 6 semanas

Células Germinales

Primordiales

Células Madre

Fetales

_Fetales

Células Madre

Placentarias

(38)

Terapia con Células Madre

Se han detectado células-madre en el cerebro y en el músculo

Johanson,

Cell, 1999

Estudios animales sugieren que células madre del SNC

pueden tener un papel en los procesos de aprendizaje y memoria

Goldman,

PNAS, 1983

Las células madre pueden ser cultivadas y trasplantadas al SNC o músculo

Gusoni,

Nature, 1999

Las células madre organo-específicas tienen mayor

plasticidad de lo que inicialmente se pensaba

Kopen,

PNAS 1999

Ferrari,

Science 1998

Las células madre embrionarias pueden diferenciarse en gran variedad celular

(39)

Terapia combinada con células

madre en enfermedad de Alzheimer

Martinez-Serrano,

PNAS 1998

Gen NGF

Célula madre hematológica

alterada genéticamente

Célula precursora neural

alterada genéticamente

Célula madre

hematológica

Adulto

(40)

La segunda alianza:

La neuroimagen

(41)

(42)

Neuroimagen funcional

RM T1

RM T1 + FDG

(43)

Neuroimagen funcional

Normal

_{terapia génica}

Antes de la

Después de la

_{terapia génica}

(44)

Neuroimagen genética

Louie, AY

(45)

Atlas probabilístico

(46)

(47)

Farmacogenética y

Farmacogenómica

(48)

La revolución de la Farmacogenómica

Modelo

tradicional

(49)

La revolución de la farmacogenómica

Utilidad de la

Farmacogenética

Nivel Preclínico

Desarrollo de drogas

Nivel Clínico

Selección de pacientes

Genotipado

Ensayos Fase I y II

Fase III en pacientes

seleccionados

Correlación

genotipo-Respuesta individual

Respuesta individual

Selección de

paciente

Eficacia

Ef. adversos

Eficacia

Ef. adversos

SNPs

(50)

Polimorfismo genético y metabolismo de

fármacos

Evans, WE

Science, 1999

Weinshilboum, R

_{NEJM, 2003}

75 SNPs con baja

actividad

(51)

Polimorfismo genético y metabolismo de

fármacos. Metabolismo Fase I.

CYP2D6

6,8 % (Suecia)

_{1% (China)}

Nortriptilina

_Codeina

Aumento efecto

CYP2C9

3 % (Inglaterra)

Warfarina

Fenitoína

Aumento efecto

CYP2C19

_{14,6 % (China)}

3,3 % (Suecia)

Omeprazol

Aumento efecto

Dehidropirimidina

Deshidrogenasa

1 %

Fluorouracil

Aumento efecto

Butirilcolinesterasa

1/3500 (Europa)

Succinilcolina

Aumento efecto

Enzima

Frecuencia fenotipo

_{Metabolismo lento}

_{representativas}

Drogas

_polimorfismo

Efecto

(52)

Polimorfismo genético y

transportadores de fármacos

Siddiqui, A

NEJM, 2003

343

5

(C  T)

267

7

(G  T)

Fenotipo Genotipo ABCB1 3435

Epilepsia refractaria Epilepsia respondedora

Controles

Sumario de datos de fenotipo y genotipo

75% Refractariedad a

FAEs

(53)

El proyecto “Single Nucleotide

Polymorphism” (SNP)

La variabilidad fenotípica se explica

por mutaciones de nucleótido único (SNP)

Frecuencia de los SNP: 1/1000

• Estables

• Análisis a gran

escala asequible

Características

SNP consortium

dbSNP

(54)

Amplichip CYP450

Roche Pharmaceutical

(55)

El lanzamiento de una nueva

Neurología: La neurología genómica

Lanzamiento del Apolo XIII. Cavo Cañaveral. 1969. Fuente: NASA