Virus-mediated gene delivery for human gene therapy KURT NURMI

Samankaltaiset tiedostot
Conflict of interest: No! VH has no association with companies mentioned! VH has authored reviews on virus vectors in Suomen Lääkärilehti and

Virukset lääketieteen apuvälineinä. Veijo Hukkanen, Veli-Matti Kähäri ja Timo Hyypiä

Avainsanat: BI5 III Biotekniikan sovelluksia 9. Perimä ja terveys.

FIT Biotech Oy - Innovatiivisia lääkehoitoja. Tieteellinen johtaja Santeri Kiviluoto, Fil. tri, KTK

VERKKOKALVON GEENITERAPIA

Suomalaista bioteknologiaa kansainväliseen lääkehoitoon. FIT Biotech Oy toimitusjohtaja Kalevi Reijonen Osakesäästäjien Keskusliitto


Farmasian tutkimuksen tulevaisuuden näkymiä. Arto Urtti Lääketutkimuksen keskus Farmasian tiedekunta Helsingin yliopisto

Geenitekniikan perusmenetelmät

11. Elimistö puolustautuu

Biologian tehtävien vastaukset ja selitykset

Mitä virustutkimuksia lastenlääkäri haluaa? Harri Saxén HUS/LKL

Elimistö puolustautuu

Elimistö puolustautuu

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

Innova&ivisia lääkehoitoja. FIT Biotech Oy Tieteellinen johtaja Santeri Kiviluoto, Fil. tri, KTK

LOPPUTENTTI

Tartuntatautirekisterin mikrobiluettelo Osa: Virukset suppea lista

Geenisakset (CRISPR)- Geeniterapian vallankumousko? BMOL Juha Partanen

HPV-infektion ja kohdunkaulan syövän esiasteiden luonnollinen kulku

Nanoteknologian mahdollisuudet lääkesovelluksissa

Innovatiivisia lääkehoitoja. FIT Biotech Oy Tieteellinen johtaja Santeri Kiviluoto, Fil. tri, KTK

Genomi-ilmentyminen Genom expression (uttryckning) Nina Peitsaro, yliopistonlehtori, Medicum, Biokemia ja Kehitysbiologia

Epigeneettinen säätely ja genomin leimautuminen. Tiina Immonen Medicum, Biokemia ja kehitysbiologia

MATTI ÄYRÄPÄÄN LUENTO

Tartuntatautirekisterin mikrobiluettelo Osa: Virukset laaja lista

Epigeneettinen säätely ja genomin leimautuminen. Tiina Immonen BLL Biokemia ja kehitysbiologia

Muuttumaton genomi? Genomin ylläpito. Jakson luennot. Luennon sisältö DNA:N KAHDENTUMINEN ELI REPLIKAATIO

Genetiikan perusteiden toisen jakson kaavailua

Etunimi: Henkilötunnus:

? LUCA (Last universal common ancestor) 3.5 miljardia v.

Geeniterapian mahdollisuudet munasarjasyövän hoidossa

- Jakautuvat kahteen selvästi erottuvaan luokkaan,

Syöpä. Ihmisen keho muodostuu miljardeista soluista. Vaikka. EGF-kasvutekijä. reseptori. tuma. dna

Drosophila on kehitysgenetiikan mallilaji nro 1

VASTAUS 1: Yhdistä oikein

Ajankohtaista HIVlääkeresistenssistä. Inka Aho

Syövän lääkkeet muuttuvat eläviksi CAR-Tsolut

Lääkealan turvallisuus- ja kehittämiskeskuksen määräys

Genetiikan perusteiden toisen jakson kaavailua

BI4 IHMISEN BIOLOGIA

!11, p i

Suomalaista bioteknologiaa kansainväliseen lääkehoitoon. FIT Biotech Oy toimitusjohtaja Kalevi Reijonen Pörssin Avoimet ovet 1.9.

Genomin ylläpito Tiina Immonen BLL Lääke8eteellinen biokemia ja kehitysbiologia

IMMUUNIPUUTOKSET. Olli Vainio Turun yliopisto

Mitä virukset ovat. Maria Söderlund-Venermo, FT, dos. Haartman-instituutti, Virologian osasto Helsingin yliopisto. Mikä on virus?

Sanna Nikunen ELL

Adenovirukset syövän hoidossa

Lääketieteen ja biotieteiden tiedekunta Sukunimi Bioteknologia tutkinto-ohjelma Etunimet valintakoe pe Tehtävä 1 Pisteet / 15

Table S2. S. thermophilus CRISPR spacer sequence analysis.

Virukset tunnetaan parhaiten taudinaiheuttajina, mutta. Virukset lääketieteen apuna. lääketiede. Katsausartikkeli. Tärkein tieto.

Ihmisen geeniterapiassa avautuu uusia mahdollisuuksia

Pitkälle kehittyneitä terapiatuotteita koskevat säännökset

Avainsanat: perimä dna rna 5`-ja 3`-päät replikaatio polymeraasientsyymi eksoni introni promoottori tehostajajakso silmukointi mutaatio

Geenimonistus -ongelmia

Genomin ylläpito TIINA IMMONEN MEDICUM BIOKEMIA JA KEHITYSBIOLOGIA

Genomin ilmentyminen Liisa Kauppi, Genomibiologian tutkimusohjelma

BI4 IHMISEN BIOLOGIA

KandiakatemiA Kandiklinikka

Arvokkaiden yhdisteiden tuottaminen kasveissa ja kasvisoluviljelmissä

Pitkälle kehittyneet terapiatuotteet. Paula Salmikangas Lääkelaitos

Duchennen lihasdystrofian ja spinaalisen lihasatrofian hoidon uusia näkymiä. Jaana Lähdetie TYKS lastenneurologia

Uusia lähestymistapoja aivojen rappeutumistaudien hoidossa

Valtakunnallinen eettisten toimikuntien seminaari , Helsinki Lääketutkimuksen uudet tuulet

Narkolepsian immunologiaa ja Pandemrixiin liittyvät tutkimkset

KUOLEMAN LAAKSO VOIKO SYÖPÄÄ HOITAA KOKEELLISILLA MENETELMILLÄ?

GMO analytiikka Annikki Welling Kemian tutkimusyksikkö Evira

RISKIENHALLINTASUUNNITELMAN JULKINEN YHTEENVETO

TÄRKEITÄ TURVALLISUUSTIETOJA RIXATHON (RITUKSIMABI) -HOITOA SAAVILLE POTILAILLE

VERIRYHMÄT JA VERIRYHMÄVASTA-AINEET

Toisessa osassa ryhdymme tarkastelemaan sitä, mitä geenit ovat, miten ne toimivat ja miten ne tuottavat meille tuttuja elämänilmiöitä

15-LIPOKSYGENAASI-1:N VAIKUTUS KASVAINTEN KASVUUN ROTAN GLIOOMAMALLISSA

Autoimmuunitaudit: osa 1

KOE 6 Biotekniikka. 1. Geenien kloonaus plasmidien avulla.

Tulehdus ja karsinogeneesi. Tulehduksen osuus syövän synnyssä. Tulehdus ja karsinogeneesi. Tulehdus ja karsinogeneesi. Tulehdus ja karsinogeneesi

Biologia. Pakolliset kurssit. 1. Eliömaailma (BI1)

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

Bioteknologian tutkinto-ohjelma Valintakoe Tehtävä 3 Pisteet / 30

2a) Piirrä ison valtimon ja laskimon rakenne ja nimeä kuvaan siinä näkyvät rakenteet (4p) (Ihminen s.40)

Antibody-Drug conjugates: Basic consepts, examples and future perspectives

a. Mustan ja lyhytkarvaisen yksilön? b. Valkean ja pitkäkarvaisen yksilön? Perustele risteytyskaavion avulla.

Virukset ja eliökunta ovat kehittyneet rinnakkain

DNA:n informaation kulku, koostumus

"Geenin toiminnan säätely" Moniste sivu 13

Genetiikan perusteiden harjoitustyöt

VALMISTEYHTEENVETO. Herpes simplex -viruksen aiheuttamien huulirokahtumien hoito.

VALMISTEYHTEENVETO 1. LÄÄKEVALMISTEEN NIMI. Vectatone 1 % emulsiovoide 2. VAIKUTTAVAT AINEET JA NIIDEN MÄÄRÄT

PIKORNAVIRUSTEN KÄYTTÖ GEENIVEKTOREINA JA SYÖPÄTERAPIASSA SEKÄ COXSACKIEVIRUS A7 -ISOLAATTIEN SEKVENSSIANALYYSI

Kehitysbiologiassa käytetään lukuisia viekkaita kuvantamismenetelmiä

ISLABin kantasolulaboratorio Autologisia kantasolusiirteitä intensiivihoidon tueksi

BIOLÄÄKETIETEEN LÄPIMURROT

SELKÄYDINNESTEEN PERUSTUTKIMUKSET

Virtsan kemiallisen seulonnan kliininen käyttö. Dosentti Martti L.T. Lalla Osastonylilääkäri HUSLAB Kirurginen sairaala

KOMISSION DIREKTIIVI 2009/120/EY,

SELVITYS SIITÄ MITEN ERÄÄT PERINNÖLLISET SAIRAUDET (KUTEN GPRA JA FUCOSIDOSIS) PERIYTYVÄT ENGLANNINSPRINGERSPANIELEISSA

Serranda Gashi. HI-viruksen säätelyproteiinin Nef inhibiittorien etsintä HIV-lääkkeen kehittämiseksi

Genomin ilmentyminen

Harvinaissairauksien diagnostiikan ja hoidon tulevaisuuden näkymiä

Transkriptio:

Virus-mediated gene delivery for human gene therapy KURT NURMI 23.10.2017

Sisältö Lyhyesti geeniterapiasta, yleisimmistä virusvektoreista ja niiden ominaispiirteistä Kliininen käyttö ja ongelmat

Johdanto Geeniterapian tarkoituksena on hoitaa tai estää sairautta geenien siirron avulla Geeniterapiaa voidaan käyttää Korvaamaan viallinen geeni toimivalla Inaktivoimaan mutatoitunut geeni Auttamaan kehoa taistelemaan sairautta vastaan Geeniterapian kohteena somaattiset solut Sukusoluja käytetään harvoin eettisten syiden takia (laitonta)

Johdanto Somaattinen geeniterapia Ex Vivo: kohdesoluja modifioidaan kehon ulkopuolella ja istutetaan kehoon Esim. Kymriah, leukemialääke In Vivo: haluttu geeni siirretään kehoon suoraan Esim. Imlygic, onkolyyttinen herpesvirus Geenien siirto soluihin Viraaliset vektorit Rekombinantti virukset Ei-viraaliset vektorit Paljas DNA tai DNA-kompleksit

Viraalinen geeniterapia Tavoitteena siirtää geeni soluun virusvehikkelin avulla Virusvehikkelin ja kohteen ominaisuuksiin kiinnitettävä huomiota Episomaalinen vai integroituva Kohdesolun tyyppi: jakautuva vai ei-jakautuva Toivottu vaikutuksen kesto: ohimenevä vai jatkuva Annostelureitti

Gammaretrovirus ssrna-virus Valtaosa tuotettu Moloney murine leukemia viruksen pohjalta Rakenne yksinkertaisimmillaan Rekombinantti vektori, joka sisältää LTR:t ja pakkaussignaalin Kaksi plasmidia, ei pakkaussignaalia Gag ja pol Env Päättää vektorin tropismin Vesicular stomatitis virus (VSV-G) yleisin pseudotyypityksessä käytetty (laajakirjoinen)

Gammaretrovirus Voi ilmentyä vain jakautuvissa soluissa, sillä vektori ei kykene läpäisemään tumakalvoa Tulevaisuuden haasteena spesifisemmän tropismin kehitys Lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV-GP) kykenee infektoimaan spesifisesti glioomasoluja säästäen neuronit Kohdekudokselle spesifisiä kuoren glykoproteiineja johdetaan useista virussuvuista

ssrna-virus Valtaosa perustuu HIV:een Lentivirus Sisältää gag, pol ja env geenien lisäksi 6 lisägeeniä (accessory genes) Tat, rev, nef, vpr, vpu ja vif Tat (transcriptional transactivator) tärkein: aktivoi viruksen transkription sitoutumalla tar:iin (tat-activating region) CD4 on merkittävä kohdereseptori HIV:n kuoriglykoproteiinille Rajoittaa tropismia Heterologisia glykoproteiineja käytetään pseudotyypitykseen (esim. VSV-G) Merkittävin ero gammaretroviruksiin verrattuna on kyky infektoida postmitoottisia soluja Sytosolissa muodostuvan pre-integration complexin (PIC) ansiosta lentivirus kykenee läpäisemään tumahuokosen

https://www.addgene.org/viral-vectors/lentivirus/lenti-guide/

Adenovirus dsdna Käytetyimmät adenovirukset ovat alaryhmän C serotyypit 2 ja 5 (Ad2 ja Ad5) Kuorirakenne puuttuu immunogeenisiä/inflammatorisia Kykenee infektoimaan sekä jakautuvia että postmitoottisia Jaetaan kolmeen sukupolveen genomin perusteella Ensimmäinen sukupolvi E1-geeni tai E1- ja E3-geenit korvattu terapeuttisella geenillä, promoottorilla ja polyadenylaatiokohdalla. E3 koodaa proteiineja, jotka ovat olennaisia kantajan antiviraalisten mekanismien vaimentamisessa kykenee lisääntymään vain in vitro Ongelmana useiden adenovirusgeenien ilmentyminen immunogeenisyys ja lyhyt vaikutusaika Lyhytaikaiseen geeniterapiaan

Adenovirus Toinen sukupolvi E2 ja E4 geenit poistettu edellisten lisäksi kapasiteetti vierasperäiselle DNA:lle nousi 14 kb:een Ongelmat immunogeenisyyden ja inflammatorisuuden suhteen kuitenkin jatkuivat Mieluiten vain lyhytaikaiseen geeniterapiaan Kolmas sukupolvi Auttaja-riippuvainen (helper-dependent, gutless, gutted) adenovirus Adenoviruksen koko genomi poistettu lukuun ottamatta terapeuttista geeniä sekä pakkauksen ja replikaation kannalta olennaisia alueita (ITR ja ψ) Replikaatio voi tapahtua vain auttajavektorin (RC-adenovirus) avustuksella Auttajavektori tuottaa replikaatiossa tarvittavat proteiinit

Adeno-associated virus ssdna 12 eri serotyyppiä tunnistettu (AAV1-AAV12) Kliinisesti ja kokeellisesti käytetyin serotyyppi on AAV2 Erot serotyyppien välillä kapsidiproteiinien aminohappojärjestyksessä Serotyyppien tropismi poikkeaa toisistaan Esim. AAV1 ja AAV6 transduktoivat tehokkaasti luurankolihaksiin Vektorin rakenne muistuttaa auttaja-riippuvaista adenovirusta AAV viruksessa ei kuitenkaan pakkaussignaalia Transduktio mahdollinen sekä jakautuviin että postmitoottisiin soluihin

Herpes simplex virus type 1 dsdna-virus Kykenee infektoimaan sekä jakautuvia että postmitoottisia soluja Neurotrooppinen virus Vektorit jaettu kolmeen pääluokkaan Heikennetyt vektorit (attenuated vectors) Heikennetystä HSV-1 vektorista poistettu geenit, jotka ovat tarpeettomia vektorin replikaatiolle in vitro, mutta keskeisiä in vivo replikaatiossa Pystyvät replikoitumaan ja diffundoitumaan inokulaatiokohdasta Replikaatiokyvyttömät vektorit (Replication-defective vectors) ICP4-geeni poistettu replikaation kannalta keskeisten proteiinien tuotanto häiriintyy

Herpes simplex virus type 1 Amplikonivektorit Plasmidi, joka sisältää terapeuttisen geenin lisäksi ori-s- ja pakkaussignaaligeenit Korkea transgeenikapasiteetti (n. 150 kb) Replikaatio-ominaisuudet puuttuvat ongelmana genomin laimentuminen jakautuvissa soluissa Myöhemmin kehitetty episomaalinen amplikoni, jolla 2 EBV geeniä (orip ja EBNA-1) replikaatio-kompetentti Integraatio-kompetentti amplikoni HSV-1/AAV-hybridi Rep- ja ITR-geenit AAV:lta. Integroituu AAVS1-lokukseen

Turvallisuus ja ongelmat Mutageenisyys Sattumanvaraisesti integroituva geeni (pl. AAV) Adenoviruksiin liittyvä vasta-aineiden muodostus Adenoviruksissa ei kuorirakennetta Vierasperäisen geenimateriaalin tai partikkelin aiheuttama inflammaatio Paikka- ja roturiippuvaisuus Saharan eteläpuolisen afrikan asukkailla jopa 90 %:lla vastaaineita Ad5-serotyyppiä vastaan Aivojen immuunijärjestelmän erikoisominaisuudet Vektorin diffuusio kudoksessa? Sairaudet, joiden synnyn taustalla useamman geenin toimintahäiriö?

Markkinoilla olevat valmisteet Imlygic (talimogene laherparepvec) Onkolyyttinen herpesvirusterapia melanoomaleesioiden hoitoon Sisältää GM-SCF-geenin, joka stimuloi immuunijärjestelmää Kymriah (tisagenlecleucel) Lasten ja nuorten aikuisten b-solu akuutin lymfoblastisen leukemian hoitoon Potilaalta kerätään T-soluja, jotka puhdistetaan soluihin siirretään geeni, joka tuottaa kimeeristä antigeenireseptori proteiinia, joka ohjaa leukemiasolut kohdentamaan hyökkäykset CD19-antigeenia sisältäviä leukemiasoluja kohtaan Geeni siirretään esim. retro/lentiviruksen avulla Lentiviruksella turvallisempi integraatioprofiili

Markkinoilla olevat valmisteet Yescarta Erilaisten suurisoluisten B-solulymfoomien hoitoon Mekanismi samankaltainen kuin Kymriahilla (CAR T-soluterapia)

Yhteenveto Vektoreiden ominaispiirteet suhteessa kohdekudokseen tunnettava valmistetta kehitettäessä Turvallisuus ja teho Kudosspesifisyys, integraation hallinta, replikaatio kohdekudoksen ulkopuolella, rekombinaatio ja immunogeenisyys Hoidon tavoite ja kokonaiskuva

Lähteet HSV-1 amplicon https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc2783652/ Gammaretroviral/lentivirus vectors https://www-futuremedicine-com.libproxy.helsinki.fi/doi/10.2217/fmb.10.100 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc3185771/#b85-viruses-03-00677 Inflammaatio http://www.nature.com/gt/journal/v10/n11/full/3302048a.html CAR T-cell therapy https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc5363291/ HIV-rokotteesta http://jvi.asm.org/content/82/7/3166.full

Lähteet Duodecimin artikkeli geenihoidosta http://www.duodecimlehti.fi/lehti/2009/16/duo98238 FDA:n hyväksymiä harvinaislääkkeiksi luokiteltuja vektoreita https://f1000research.com/articles/5-2105/v1 Amplikoneista http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s152500160400944x Aivot ja vektorit http://www.nature.com/gt/journal/v10/n11/full/3302048a.html Herpes simplex ja syöpä https://www.nature.com/cgt/journal/v13/n11/full/7700946a.html