Qu'est-ce que la thérapie génique? Maladies génétiques Types de thérapie génique La science - Comment la thérapie génique fonctionne-t-elle? Le gène vedette : celui du p53 La biotechnologie et la thérapie génique Les défis à l'administration de gènes Types de vecteurs Bibliographie

Qu'est-ce que la thérapie génique?

La thérapie génique vise à traiter la maladie en changeant l'expression des gènes d'une personne, dont l'objectif est de traiter ou de prévenir les maladies génétiques. Malgré la quantité incroyable de nouvelles d'actualité au sujet de la thérapie génique, cette technologie est toujours aux premiers stages du développement - plus qu'une décennie après la première expérience de thérapie génique.

Le concept

Les gènes sont le plan détaillé pour notre développement pour la durée de notre vie. Si une personne est née avec un gène qui est défectueux ou muté, il ou elle peut développer une maladie qui est associée à cette mutation de gène. Au lieu de traiter les symptômes provenant d'une telle mutation génétique, la thérapie génique propose de fixer le problème à la racine : ajouter le correct gène, ou réparer celui qui existe.

Cibles de la thérapie génique

Les cellules dans le secteur affecté sont les cibles de la thérapie génique. Bien que toutes les cellules dans notre corps ont le même ensemble de gènes - appelé un génome - différents gènes sont actifs ou exprimés, selon le genre de cellule. Par exemple, dans une cellule pulmonaire, seulement les gènes qui contribuent au fonctionnement du poumon sont exprimés. Par conséquent, un procédé de thérapie génique pour combattre la fibrose cystique - qui est une maladie du poumon - implique de traiter les gènes des cellules pulmonaires, plutôt que toutes les cellules du corps entier.

Dans le cas du cancer, de nombreux chercheurs se penchent sur la thérapie génique pour éliminer les cellules du cancer - c.-à-d. les tumeurs. Bien que les cellules cancéreuses aient le même ensemble de gènes que les cellules normales, un certain défaut de fonctionnement dans les cellules cancéreuses leurs permet de se développer rapidement et indéfiniment. La recherche est en cours pour délivrer des gènes dans ces cellules cancéreuses qui provoqueront l'apoptose - mort cellulaire programmée.

Maladies génétiques

Toutes les maladies ne sont pas provoquées par des mutations génétiques et toutes les mutations génétiques n'entraînent pas la maladie. Les facteurs environnementaux jouent un rôle important dans le développement de la maladie. Prenons le cancer comme exemple. Il est connu que certaines mutations de gène contribuent à certains types spécifiques de cancer. Cependant, la mutation de ces gènes ne signifie pas que la personne développera la maladie. Certains carcinogènes connus, tels que le goudron et les radiations, sont censés déclencher le développement du cancer.

D'autre part, des mutations d'un seul gène garantiront le développement de maladies, tels que dans le cas de la fibrose cystique et de la maladie d'Huntington. De telles maladies sont des candidats principaux pour la thérapie génique.

Je veux en savoir plus sur la maladie d'Huntington et les troubles respiratoires, tels que la fibrose cystique.

Types de thérapie génique

Thérapie génique des cellules germinales - les cellules germinales sont des cellules reproductrices - cellules d'oeuf et de sperme. Donc, tous changements effectués aux cellules germinales seront transmis à la prochaine génération. Actuellement, la thérapie génique basée sur les cellules germinales est techniquement très complexe et est au prise avec les questions morales. La recherche est plus axée sur la thérapie génique des cellules somatiques.

Thérapie génique des cellules somatiques - les cellules somatiques ne sont pas des cellules germinales. Lorsque nous entendons parler de la thérapie génique aux nouvelles, la discussion est très probablement au sujet de ce type de thérapie génique.

La science - Comment la thérapie génique fonctionne-t-elle?

En laboratoire, un virus est dépouillé des gènes qui causent la maladie, alors que les gènes qui lui permettent d'infecter des cellules sont maintenus. Un gène thérapeutique est inséré dans ce virus. Ceci permet au virus « d'infecter » des cellules avec le gène thérapeutique. Ce vecteur viral est injecté dans les tissus spécifiques de la maladie. Le virus s'attache aux cellules malades et pénètre dans la cellule par un processus appelé l'endocytose. Le virus se sépare à l'intérieur de la cellule et le matériel génétique du virus pénètre le noyau de la cellule. Si le procédé est réussi, la cellule commence à produire des protéines codées par le gène thérapeutique nouvellement introduit.

Le gène vedette : celui du p53

À l'heure actuelle, le cancer est une maladie importante pour la recherche sur la thérapie génique. La stratégie de thérapie génique la plus commune pour traiter le cancer est d'administrer des gènes thérapeutiques qui peuvent induire l'apoptose (mort cellulaire programmée) dans les cellules du cancer. Le gène qui est livré dans la majorité des cas est un gène qui produit du p53 - un « supresseur de tumeur » identifié qui est muté ou supprimé dans de nombreux cas de cancer chez les humains.

Le rôle du p53 est de contrôler le cycle cellulaire. Si quelque chose endommage l'ADN d'une cellule, le p53 arrête le cycle cellulaire et essaye de le réparer, ou si les dommages ne sont plus réparables, il induit l'apoptose. Si le gène du p53 a été muté et ne fonctionne plus, l'ADN et les cellules endommagées peuvent disparaître sans contrôle. Dans le cas du cancer, des tumeurs peuvent donc se développer.

De nombreuses thérapies géniques pour combattre le cancer sont axées sur la réparation ou l'ajout du gène producteur de p53 dans les cellules cancéreuses afin d'induire l'apoptose. Un médicament basé sur le gène du p53 est actuellement aux dernières étapes des essais cliniques.

La biotechnologie et la thérapie génique

Deux principales découvertes en biotechnologie ont fait l'objet de l'essor actuel de la recherche dans le domaine de la thérapie génique :

Technologie de l'ADN recombinant - également connue sous le nom de génie génétique, cette technologie permet aux chercheurs de changer la structure génétique des virus pour les rendre inoffensifs pour la thérapie génique.


Projet du génome humain - la recherche en génomie grâce au projet du génome humain a identifié tous les gènes du génome humain. La recherche est maintenant en cours pour identifier les fonctions de ces gènes. La compréhension des fonctions de nombreux gènes du corps humain aideront les chercheurs à découvrir les relations entre les maladies.

Je veux en savoir plus sur la génomie.

Les vecteurs de la thérapie génique

Les vecteurs sont des véhicules qui délivrent le gène ou le brin d'ADN aux cellules cibles. La conception de meilleurs vecteurs est le centre de la thérapie génique. Actuellement, les virus génétiquement modifiés sont les vecteurs les plus généralement utilisés.

Qu'est-ce qu'il y a de tellement spécial au sujet des virus?

Les virus sont favorisés dans les expériences de thérapie génique en raison de la manière dont ils infectent les cellules humaines. Les virus insèrent leur propre ARN ou ADN dans les gènes de la cellule hôte et incitent les cellules hôtes à produire des protéines qui sont codées par les gènes viraux. Essentiellement, ils sont extrêmement efficaces à manoeuvrer une cellule hôte.

En utilisant des techniques de génie génétique, les chercheurs coupent tous les gènes qui causent des maladies et les reproduisent. Ils gardent seulement les gènes qui sont responsables du mécanisme d'infection du virus. Ils ajoutent ensuite le ou les gènes thérapeutiques dans le virus, de sorte que, lorsque le virus infecte une cellule, le gène thérapeutique est inséré, et non le gène viral.

Les défis à l'administration de gènes

Il y a plusieurs défis qu'un vecteur idéal doit relever.

Atteindre sa destination est le premier défi du vecteur. Le plus grand obstacle à cet objectif est le système immunitaire d'une personne; celui-ci interprète les vecteurs comme des corps étrangers et les détruit souvent avant qu'ils puissent parvenir aux cellules ciblées.

Le deuxième défi est d'insérer le gène étranger ou le brin d'ADN dans le noyau de la cellule. Si le matériel génétique ne pénètre pas dans le noyau, l'expression des gènes est trop brève et ne peut pas durer. Des rétrovirus sont souvent utilisés parce qu'ils peuvent efficacement pénétrer le noyau.

Le troisième défi repose sur l'intégration du matériel génétique, une fois qu'il a pénétré le noyau. L'intégration dans un génome de la cellule hôte est importante parce que ceci signifie que les traitements de thérapie génique ne nécessiteront pas de grandes quantités de dosage et seront moins fréquentes. Cependant, l'intégration de gène est actuellement très aléatoire et les chercheurs ne peuvent pas la contrôler. Il peut éventuellement interrompre les fonctions d'un autre gène en s'insérant n'importe où.

Les chercheurs travaillent présentement pour améliorer et stabiliser l'administration de gènes.

Types de vecteurs

Des exemples de vecteurs incluent les suivants :

Vecteur	Description	Avantages	Désavantages
Rétrovirus	virus de l'ARN	S'intègre dans la cellule hôte et a donc une expression de longue durée N'est pas toxique pour la cellule hôte N'incite pas de fortes réponses du système immunitaire.	Infect seulement les cellules se divisant rapidement (ex. Les cellulaires cancéreuses) Se dégrade rapidement un foisdans le corps S'intègre au hasard dans la cellule hôte, ce qui pourrait interrompre l'expression des gènes d'autres cellules hôtes
Adénovirus	Plus grand que les autres virus	Infecte une large gamme de cellules Ne s'intègre pas dans le génome de la cellule hôte, minimisant ainsi le risque d'interrompre l'expression des gènes d'autres cellules hôtes	Très décelable par le système immunitaire. Pour cette raison, il est souvent administré en large dose, ce qui peut entraîner des réponses toxiques du système immunitaire et se traduire par le décès du malade Ne s'intègre pas dans le génome de la cellule hôte, donc l'expression des gènes est temporaire et brève
Virus associé aux adénovirus (AAV)	Un petit ADN d'un virus qui ne semble pas être associé avec aucune maladie humaine	Infecte une large gamme de cellules Ne semble pas déclencher une réponse du système immunitaire S'intègre dans le génome de la cellule hôte et a donc une expression de longue durée	Est porteur de petites charges utiles thérapeutiques Soucis de sécurité au sujet de la méthode de préparation du vecteur en laboratoire : l'AAV a besoin d'un autre virus pour se multiplier en culture. Questions d'impuretés S'intègre au hasard dans la cellule hôte, ce qui pourrait interrompre l'expression des gènes d'autres cellules hôtes
Liposomes cationiques	Non-viraux. Les liposomes sont des goutellettes de gras qui mimique les structures des membranes de cellules humaines	Produisent une réponse minimale du système immunitaire	Ne sont pas très efficaces dans le transfert de gènes dans la cellule hôte
ADN nu	Non-viral. ADN plasmidiques qui sont injectés dans le corps d'une personne.	Produisent une réponse minimale du système immunitaire	Faible taux de transfert de gènes et expression à long terme faible.

Bibliographie

(En anglais seulement)

Human Gene Therapy. National Reference Center for Bioethics Literature. 16 August 2001
<www.georgetown.edu/research/nrcbl/scopenotes/sn24.htm>

Introgen Therapeutics.
<www.introgen.com>

Animation: Gene Therapy Primer. PBS. 29 August 2001 <www.pbs.org/wnet/innovation/show1/html/animation2.html>

Kmiec, Eric B. "Gene Therapy." American Scientist, May-June 1999. 16 August 2001
<www.amsci.org/amsci/articles/99articles/kmiecintro.html>

Kmiec, Eric B. "Targeted Gene Repair." American Scientist, May-June 1999. 16 August 2001
<www.amsci.org/amsci/articles/99articles/kmiecrepair.html>

Kmiec, Eric B. "Gene Addition." American Scientist, May-June 1999. 16 August 2001
<www.amsci.org/amsci/articles/99articles/kmiecgene.html>

Wilson, Jim. "What is Gene Therapy?" The Institute for Human Gene Therapy. 14 August 2001
<www.med.upenn.edu/ihgt/info/whatisgt.html>

Gene Therapy – An Overview. Access Excellence. 16 August 2001 <www.accessexcellence.org/ab/iwt/gene_therapy_overview.html>

Gene Therapy Basics. Targeted Genetics. 16 August 2001 <www.targen.com/basics/about-gt.php?pageoption=print>

Herberman, Allen B. "Drug Discovery and Design: New Developments in Gene Therapy Technology." Spectrum Life Sciences: December 20, 2000.

Clinical Studies: Head and Neck Cancer. Onyx Pharmaceuticals. 27 August 2001
<www.onyx-pharm.com/clinical_development/trials.html>

Gene Therapy Overview. Biotechnology Science Centre. 29 August 2001 <www.strategis.ic.gc.ca/ssg/tc00029e.html>

Gene Therapy for Cancer? CNN. 27 August 2001 <www.cnn.com/2000/health/cancer/08/01/cancer.gene.therapy/>

Fundamentals of Gene Therapy.
<www.fda.gov/fdac/features/2000.gene.html>

Evenson, Brad. "The trouble is, this cure might kill you." National Post, March 14 2000. 14 August 2001 <www.nationalpost.com/content/features/genome/0314005.html>

Fundamentals of Gene Therapy. Food and Drug Administration <www.fda.gov/fdac/features/2000/gene.html>

Gene Therapy. Human Genome Project Information, Oak Ridge National Library
www.ornl.gov/hgmis/medicine/bk00283e.html 14 August 2001

Gene Therapy Setback. Scientific American. <www.sciam.com/2000/0200issue/0200techbus5.html> 16 August 2001

Germline Therapy, definition. research
mednet.ucla.edu/pmts/germline/questions/qgermline.htm> 20 August 2001

Gene Therapy of somatic Stem cells. Gene-Cell Inc.
<www.gene-cell.com/genetherapy/basics.html> 16 August 2001

Gene Therapy For Human Patients Information For the General Public. National Institute of Health
<www4.od.nih.gov/oba/rac/cover.htm> 16 August 2001

Russo, Eugene. "New Gene Therapy Systems: Advancement in Drug Delivery" The Scientist
www.the-scientist.com/yr1999/feb/russo_p1_990201.html