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Tesi etd-06272012-215308


Thesis type
Tesi di specializzazione
Author
FAUSTO, CATIA
URN
etd-06272012-215308
Title
Approcci tradizionali e innovativi per la cura dell'immunodeficienza grave combinata (SCID): attualità e prospettive in terapia genica.
Struttura
FARMACIA
Corso di studi
BIOCHIMICA CLINICA
Commissione
relatore Prof. Lucacchini, Antonio
relatore Prof. Pistello, Mauro
Parole chiave
  • trapianto di cellule staminali emopoietiche
  • bone marrow transplantation
  • terapia di sostituzione enzimativa
  • vettori lentivirali
  • human leukocyte antigen
  • antigene umano dei leucociti
  • enzyme replacement therapy
  • lentiviral vectors
  • trapianto di midollo osseo
  • cellule del sangue del cordone ombelicale
  • retroviral vectors
  • vettori retrovirali
  • hematopoietic stem cell transplantation
  • umbilical blood
Data inizio appello
26/07/2012;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
Riassunto
Le SCID (malattie con immunodeficienza grave combinata) sono primariamente malattie prenatali che originano da difetti genetici. La maggior parte di queste anomalie si riferisce a fattori specifici per il sistema immunitario e che causano deficit nello sviluppo di cellule linfoidi. L’immunodeficienza combinata grave (SCID), causata da deficit di adenosina deaminasi (ADA) rappresenta circa il 10% - 15% di tutti i casi di SCID. L’ADA è un enzima coinvolto nella via di recupero delle purine che catalizza la deaminazione della deossiadenosina (dAdo) e dell’ adenosina (Ado) in deossinosina e inosina rispettivamente, ed è espressa in tutti i tessuti del corpo. L'assenza di attività enzimatica dell’ADA, dovuta a mutazioni naturalmente ereditate nel gene corrispondente, porta alla formazione di substrati intracellulari ed extracellulari, il cui accumulo provoca effetti clinici più drammatici nel sistema immunitario con linfopenia grave accompagnato da uno sviluppo anormale di cellule T, B e natural killer (NK).
La carenza di ADA, come altre forme di SCID, porta a morte il soggetto nel primo anno di vita e richiede quindi un intervento precoce. Il trapianto di cellule staminali ematopoietiche (HSCT) da donatore compatibile e’ l’approccio terapeutico piu’ utilizzato. In assenza di un adatto donatore, possono essere intrapresi trapianti aploidentici da un donatore parentale, associati pero’ a maggiori complicazioni e ridotte possibilita’ di successo. A differenza di altre forme di SCID, per deficit di ADA sono disponibili due altre opzioni, ovvero la terapia di sostituzione enzimatica con polietilene glicole modificato ADA e la terapia genica di HSCT autologhe ingegnerizzate. La terapia enzimatica sostitutiva con PEG-ADA offre buoni miglioramenti metabolici, ma non garantisce il ripristino funzionale del sistema immunitario lasciando i pazienti suscettibili alle infezioni.
La terapia genica per la SCID-ADA utilizzava linfociti del sangue periferico o cellule CD34 + isolate da sangue di cordone ombelicale. Successivamente sono state utilizzate HSCT da midollo osseo ingegnerizzate con vettori retrovirali contenenti il cDNA di ADA. In situazioni in cui il trasferimento genico ex vivo in HSCT conferisce un forte vantaggio selettivo, la procedura è una valida alternativa al trapianto aploidentico. L'utilizzo di vettori lentivirali auto-inattivanti potrebbe aumentare ancora l’efficienza ed il profilo di sicurezza nel trattamento terapeutico di ADA con HSCT ingegnerizzate.
Prospettive future nella terapia genica si basano su sistemi di ricombinazione sito specifici che consentono la correzione del gene difettivo nella stessa cellula. Questa tecnologia, chiamata di “genoma editing” è in uso in una serie di modelli animali e in sperimentazione clinica nell’uomo, aprendo così le porte ad una serie di nuove possibilità sperimentali e terapeutiche nella cura della SCID.


Abstract
Severe combined immunodeficiency diseases (SCID) are primarily prenatal illnesses that arise from several genetic defects. These abnormalities are typically related to specific factors of the immune system impairing the development of the lymphoid-specific lineage. The adenosine deaminase (ADA)-deficient SCID (ADA-SCID) accounts for 10-15% SCID cases. ADA is an enzyme involved in the purine salvage pathway that catalyses the deamination of deoxyadenosine (dAdo) and adenosine (Ado) to deoxyinosine and inosine respectively, and is expressed in all tissues of the body. The absence of ADA enzyme activity through naturally inherited mutations in the encoding gene leads to the accumulation of intracellular and extracellular substrates with dramatic consequences to the immune system and causing severe lymphopenia with abnormal development of T, B and natural killer (NK) cells.
ADA deficiency, like other forms of SCID, is invariably fatal in the first year of life and requires early intervention. Haematopoietic stem cell transplantation (HSCT) from a fully matched donor is the first-line of therapy. In the absence of a suitable matched donor, haploidentical transplants from a parental donor can be considered, but these are associated with more complications and lower success rates. Hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) remains the mainstay of treatment but, unlike for other SCIDs, other treatment options are available are the enzyme replacement therapy with polyethylene glycol-modified ADA (PEG-ADA) and autologous HSCT gene therapy. Enzyme replacement therapy with PEG-ADA offers good metabolic improvement, but suboptimal correction of immunological defects leaves patients susceptible to infection.
Early gene therapy studies for SCID-ADA utilized peripheral blood lymphocytes or CD34+ cells isolated from patient’s umbilical cord blood. Subsequent clinical trials implied transduction and reinfusion of bone marrow cells. Until now all patients were treated HSCT engineered with retroviral vectors containing the ADA cDNA. In situations where ex vivo gene transfer into HSCT confers a strong selective advantage, this procedure is a suitable alternative to haploidentical transplantation. The use of self-inactivating lentiviral vectors might further improve efficiency and safety profile of ADA-gene therapy.
Future prospects in gene therapy are based on site specific recombination that allows gene repair within the same cell. This strategy, called “genome editing”, is applied in several animal models and clinical procedures, thus opening the way to new experimental and therapeutic approaches for SCID treatment.
Such “genome editing” is now established in human cells and a number of model organisms, thus opening the door to a range of new experimental and therapeutic possibilities to treat the severe combined immunodeficiency (SCID).
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