TRANSFECCION

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TRANSFECCION
Transferencia de material genético

• Métodos no virales (Mecanismos físicos).
• Técnicas no virales con aplicaciones in vitro e
  in vivo
• Vectores no virales limitados a aplicaciones in
  vitro
• Métodos virales.

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• Técnicas no virales limitadas a aplicaciones in
  vitro
• Transfección con compuestos químicos fosfato
  cálcico,
• DEAE-dextrano
• Microinyección
• Electroporación
• Técnicas no virales con aplicaciones in vitro e
  in vivo
• Liposomas
• Inyección de ADN desnudo
• Inyección balística de ADN
• Inmunización basada en ADN

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Técnicas no virales limitadas a aplicaciones in
vitro Transfección con fosfato cálcico.
Eficiencia de transfección mayores del 10 en
alguna línea celular. En muchos casos menor del
1. Toxicidad mínima. Mecanismo endocitosis.
Transfección con DEAE-dextrano. Más
reproducible. Mecanismo desconocido. Sólo
funciona en un número reducido de líneas.
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(No Transcript)
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Técnicas no virales limitadas a aplicaciones in
vitro Microinyección. Se evita la
degradación lisosomal y citoplasmática del
material. Técnica laboriosa que requiere células
bien aisladas. La modificación de la línea
germinal permite en mamíferos la producción de
transgénicos.
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(No Transcript)
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Técnicas no virales limitadas a aplicaciones in
vitro Electroporación. Aplicación de alto
voltaje a una mezcla de ADN y células en
suspensión. La eficiencia de la transferencia
depende del pulso eléctrico, distancia entre
electrodos, fuerza iónica del tampón de
suspensión celular y de la naturaleza de las
células. Muchas células de mamíferos no
sobreviven al pulso eléctrico.
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(No Transcript)
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• Técnicas no virales con aplicaciones in vitro e
  in vivo
• Liposomas
• Liposomas catiónicos. Forman complejos con el
  ADN. Están formados por un lípido positivamente
  cargado y un colípido (lípidos ayudantes DOPE,
  DOPC). Un lípido catiónico ampliamente utilizado
  es la lipofectina (1987. Mezcla de cloruro de
  N-1-(2,3-dioleyiloxy))propil-N-N-N-trimetil
  amonio DOTMA- y DOPE). ADN y lipofectina
  interaccionan espontáneamente formando complejos
  con una eficiencia del 100. Inmediatamente
  después de la administración intravenosa de estos
  complejos tanto pulmón como hígado muestran una
  afinidad marcada por su incorporación y la
  expresión del transgen.
• Liposomas sensible a pH (liposomas negativamente
  cargados). No forman complejos. ADN queda
  atrapado en la fase acuosa interior del liposoma.
• Aplicaciones 1.- Pueden transferir moléculas
  negativa- o positivamente cargadas. 2.- Ofrecen
  un grado de protección al ADN de procesos
  degradativos. 3.- Pueden llevar trozos grandes de
  ADN. 4.- Pueden ser dirigidos específicamente a
  tejidos u órganos.

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(No Transcript)
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Transfección por Lípidos catiónicos
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• Técnicas no virales con aplicaciones in vitro e
  in vivo
• Inyección de ADN plasmídico desnudo
• Fácil de realizar.
• Los tejidos que muestran expresión del transgen
  después de inyección de ADN plasmídico incluyen
  timo, piel, músculo cardíaco y esquelético.
• El ADN plasmídico no sufre cambios en el patrón
  de metilación sugiriendo que no se ha replicado
  después de la inyección y tampoco se integra en
  el genoma.
• La preinyección de soluciones de sacarosa en el
  músculo incrementa algo los niveles de expresión
  del transgen.
• El músculo de primates parece ser menos
  eficiente en la incorporación del ADN que el
  músculo de roedores. Tamaño del ADN 2-19
  kilobases.

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• Técnicas no virales con aplicaciones in vitro e
  in vivo
• Inyección balística de ADN
• Bombardeo de partículas, transferencia génica
  por microproyectiles o gene-gun. El ADN
  plasmídico del gen recubre micropartículas de oro
  o tungsteno de 1-3 micras de diámetro. Estas se
  colocan en una lámina soporte y se descargan
  sobre el blanco. Libera dosis controladas de ADN.
  Produce daño en la célula.
• Inmunización basada en ADN. Inmunización contra
  HIV, hepatitis B y C, papiloma, Helicobacter
  pylori, malaria, etc.

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Vectores virales

• Retrovirus
• Son virus ARN que tienen capacidad para integrar
  genes terapéuticos relativamente grandes (un
  máximo de 8 Kb). Necesitan de células
  empaquetadoras para su obtención. Se transfiere
  el DNA del virus mediante la técnica del fosfato
  de calcio a las células empaquetadoras.
  Posteriormente se realiza una segunda
  transducción en la cual introducimos la
  construcción génica de interés.
• Los virus inyectados en el huésped integran su
  DNA en el genoma del huésped expresando así el
  gen que le hemos añadido. Como las proteínas del
  virus no son expresadas por el huésped, no
  tenemos una respuesta inmunitaria. Tienen una
  alta eficacia de transducción y también de
  expresión, siendo un sistema bien estudiado. 
• Sin embargo, únicamente sirven para infectar
  células del huésped que se encuentran en
  división. Además los títulos de virus obtenidos
  hasta ahora son bajos y la integración en el
  genoma es al azar.
• Existen también vectores basados en el virus del
  SIDA (HIV), cuyo genoma es más complejo pero con
  un funcionamiento similar al que hemos visto. Son
  los denominados lentivirus.

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Vectores virales

• Adenovirus
• Son una familia de virus ADN que causan
  infecciones en el tracto respiratorio humano. Se
  pueden llegar a insertar en ellos hasta 7.5 Kb.
  de DNA exógeno. Normalmente en terapia génica se
  utiliza el serotipo 5, aunque existen hasta 42
  serotipos diferentes que infectan a humanos.
• En este caso no se necesita la integración del
  material hereditario del virus en el del huésped
  para su replicación, por lo tanto tampoco el
  transgén será introducido en el genoma de la
  célula. Y por tanto tampoco necesitan que las
  células infectadas estén dividiéndose para su
  replicación.
• La gran ventaja de usar un adenovirus como vector
  es la alta eficacia de transducción, al igual que
  la expresión de la construcción génica
  introducida, sin embargo ésta es transitoria
  (pocas semanas). Esto último obligaría a
  tratamientos periódicos lo cual es un
  inconveniente ya que los adenovirus producen
  respuesta inmune celular e inflamatoria.

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Vectores virales

• Virus adenoasociados (VAA)
• Son parvovirus, contienen ADN como material
  genético, y requieren la coinfección con un
  adenovirus para multiplicarse. Son vectores que
  combinan las ventajas de los retrovirales y los
  adenovirales. Su capacidad de integrar DNA
  exógeno es pequeña, sólo de 5 Kb.
• Las principales ventajas son que los virus
  adenoasociados integran su ADN en la célula
  durante la replicación, por lo que la
  transducción (la cual es altamente eficaz) es
  estable en la célula diana. Además pueden
  infectar tanto a células en división como a las
  que no lo están (de gran importancia para la
  terapia génica "in vivo"). Los vectores AAV no
  están implicados en ningún tipo de enfermedad
  humana. Además el riesgo de una respuesta inmune
  está minimizado ya que no produce proteínas
  víricas.
• Sin embargo existen también una serie de
  inconvenientes como que este tipo de vectores
  todavía no ha sido tan bien estudiado como los
  retrovirus y los adenovirus.

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Vectores virales

• Herpesvirus
• Son virus DNA cuyas células diana son las
  neuronas. Su complejidad y lo poco que todavía
  conocemos de esta familia de virus dificulta su
  utilización.
• La gran ventaja es el gran tamaño de su ADN, que
  les permite aceptar varios genes terapéuticos,
  incluso podrían ir con sus propias regiones
  reguladoras.
• Uno de los inconvenientes es que habría que
  eliminar las secuencias que codifican para las
  proteínas líticas del virus que causan la muerte
  de las células a las que infectan.

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Nivel de intervención
Estrategia de tratamiento
Gen mutante Modificación del genotipo
somático (trasplante terapia por
transferencia génica) mRNA mutante Modulación
farmacológica de la
expresión génica Proteína
mutante Reemplazo de la proteína. Estimulación
de la función residual de la
proteína Disfunción metabólica
Compensación en la dieta o farmacológica o
bioquímica en pacientes
seleccionados Fenotipo clínico
Intervención médica o quirúrgica
Familia Consejo genético
screeningdiagnóstico

presintomático
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Tratamiento por manipulación metabólica
Intervención metabólica Sustancia o técnica
Ejemplo Bioquímico
Anulación Fármacos
antimalaria Deficiencia G6PD
Restricción dieta Fenilalanina,
Galactosa PKU, Galactosemia
Reemplazo Tiroxina, Biotina
Hipotiroidismo,
Deficiencia biotinasa Desvío
Benzoato sódico
Desórdenes ciclo de la urea Inhibición
Lovastatina
Hipercolesterolemia familiar
Agotamiento Terapia de cambio de plasma
Hipercolesterolemia familiar
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Tratamiento al nivel de
la proteína mutante
Estrategia
Ejemplo
.

Incremento de la función proteína mutante
Administración cofactor para
Homocistinuria con respuesta a incrementar la
actividad del enzima
piridoxina Incremento de la función proteína
mutante Reemplazo de una proteína
extracelular Factor VIII en hemofilia
A Deficiencia en alfa-1-antitripsina
Reemplazo extracelular de una
Deficiencia en adenosina deaminasa
proteína intracelular
(ADA modificada con PEG) Reemplazo
de una proteína intracelular
Glucocerebrosidasa modificada por
cell targeting
en la enfermedad de Gaucher
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Modificación del genoma o
su expresión
Tipo de modificación
Ejemplo
.

Modificación farmacológica
Hidroxiurea para estimular la síntesis

de Hb F (anemias y talasemias)

INF-? (enfermedad granulomatosa)
Modificación del genotipo somático Por
transplante Trasplante
de médula ósea
(Talasemias y
enfermedades lisosomales)

Trasplante de hígado

(deficiencia en alfa-1-antitripsina) Por
transferencia de ADN Adenosina deaminasa
(deficiencia ADA) Factor de
crecimiento endotelial vascular
(isquemia de miocardio)
p53
(cáncer de pulmón)
BRCA1
(cáncer de ovario)
E1A (cáncer
de ovario)
CFTR (Fibrosis
quística)
Bcl-2 antisentido
(linfoma non-Hodgkin)
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• Tres categorías de terapias de terapia génica de
  células somáticas
• Ex vivo Las células son retiradas del cuerpo,
  incubadas con el vector y las células portadoras
  del gen vuelven al organismo.
• In situ El vector se coloca directamente en los
  tejidos afectados.
• In vivo El vector se inyecta directamente en el
  torrente circulatorio.