TERAPI GEN PADA MANUSIAdr. Helsy Junaidi, M.Biomed

PRE TEST

POKOK BAHASAN

Pendahuluan

Definisi Terapi Gen

Jenis Terapi Gen

Metoda Terapi Gen

Prasyarat Terapi Gen

Contoh Terapi Gen

PENDAHULUAN• 5000 penyakit bawaan

ØKebanyakan bersifat genetik• Defisiensi produk gen•

Definisi

Terapi untuk

mengobati penyakit

tententu

menginsersikan gen yang telah diperbaiki

atau gen tertentu kedalam genom sel-sel

atau jaringan individu

menggantikan gen yang abnormal

penyebab penyakit tersebut

PRINSIP TERAPI GEN• Insersi gen yang normal pada lokasi yang tidak spesifik

di dalam genom • untuk menggantikan gen yang tidak berfungsi.• Prinsip umum yang paling sering digunakan

• Gen abnormal dihilangkan dari genom individu dan digantikan oleh gen yang normal • Homologous recombination

• Gen abnormal diperbaiki melalui cara selective reversemutation• Mengubah regulasi (pengaturan) gen tertentu.

Jenis Terapi Gen

• Terapi gen sel somatik (somatic cell gene therapy)

• Terapi gen sel germinal (Germ line cell genetherapy)

Jenis Terapi Gen

• Terapi gen sel somatik (somatic cell genetherapy)• gene therapy non hereditable• gen yang normal atau telah dimodifikasi ditransfer ke

dalam sel-sel somatik pasien

• mengobati/mengatasi gejala penyakit pasien • tidak dapat diturunkan kepada generasi selanjutnya• gen yang telah diperbaiki ini hanya ada pada sel-sel

somatik saja dan tidak ada pada sel-sel germinal.

• mirip dengan transplantasi sel, jaringan atau organ• Lebih rumit dan lebih berbahaya

• Terapi gen sel germinal (Germ linecell gene therapy)

• Gen yang mengalami defek pada sel-sel germinal • diperbaiki dengan cara menginsersikan dan

mengintegrasikan gen yang normal atau gen yangtelah dimodifikasi kedalam genom sel-selgerminal

• Gen yang telah diinsersikan ini kemudian akanditurunkan ke generasi berikutnya

• Sangat bermanfaat untuk mengatasi penyakit-penyakitgenetik dan penyakit-penyakit yang bersifat herediter

• masih sulit dilakukan karena alasan teknis dan etikà mengubah genetik seseorang

METODA TERAPI GEN

• Transfer gen yang telah dimodifikasi atau gen normal kedalam sel-sel sasaran pada pasien

1. Menggunakan vektor biologi yaitu virus2. Menggunakan cara non virus• naked DNA• oligonucleotides• lipoplexes dan polyplexes• hibrid methods• dendrimers

Transfer Gen menggunakan vektor biologi

• Vektor biologi yang digunakan adalah virus • susunan genetiknya telah diubah sehingga dapat membawa gen manusia

yang normal• gen yang telah diperbaiki dimasukkan kedalam sel-sel sasaran pada tubuh

manusia dengan cara tertentu dan kemudian berintegrasi pada genom tertentu

• gen-gen pada virus yang dapat menyebabkan penyakit harus dihilangkan dan diganti dengan gen-gen yang telah diperbaiki

• contoh virus A diketahui dapat bereplikasi atau memperbanyak diri dengan cara menginsersikan gen-gen nya kedalam genom sel-sel host. • virus ini mempunyai 2 jenis gene yaitu gen A dan gene B

• Gen A mengkode protein untuk menginsersikan gen-gen nyakedalam genom sel host (inang)

• Gen B menyebabkan timbulnya penyakit pada host• gen C adalah gen yang telah diperbaiki àmenggantikan gen B• gen A tetap dipertahankan untuk menjalankan fungsinya.

Transfer Gen menggunakan vektor biologi

• Vektor biologi yang digunakan adalah virus • Adenovirus merupakan virus generasi pertama

yang digunakan dalam terapi gen dan sangatefektif sebagai vektor pembawa transgen• Virus lain• retrovirus• adeno-associated viruses• virus herpes simplex• virus penyebab HIV

Transfer Gen menggunakan vektor biologi

• Retrovirus• Materi genetik pada virus ini adalah dalam bentuk

RNA• Ketika retrovirus menginfeksi sel sasaran (host)

• RNA retrovirus, ensim reverse transcriptase dan integrase masuk kedalam sel sasaran

• RNA retrovirus akan diubah menjadi DNA melalui proses reverse transcriptionmenggunakan ensim reverse transcriptase

• DNA kemudian akan ditransfer kedalam inti sel sasaran • berintegrasi pada tempat tertentu di genom

sel sasaran dengan bantuan ensim integrase• DNA yang telah diperbaiki ini juga akan

terintegrasi pada tempat tertentu di genom sel sasaran

Transfer Gen menggunakan vektor biologi

• Retrovirus• Salah satu masalah yang dapat terjadi pada terapi gen• ensim integrase dapat menginsersikan materi genetik virus pada tempat yang kurang sesuai• pada bagian tengah gen-gen endogen pada host• gen endogen ini tidak dapat berfungsi dikenal sebagai insertional mutagenesis

• pada gen pengatur fungsi gen lainnya• proses pembelahan sel dapat tidak terkendali dan berubah menjadi sel kanker

• Hal ini sekarang dapat diatasi dengan menggunakan ensim Zinc finger nucleases5• Keuntungan menggunakan retrovirus• transgen yang dimasukkan bisa di transmisikan kesemua sel yang terinfeksi dan turunannya

• Kerugian• dapat menyebabkan terjadinya mutasi genetik yang berbahaya selama tahap pengintegrasian

Transfer Gen menggunakan vektor biologi• Adenovirus

• Ketika virus adenovirus menginfeksi sebuah sel inang• molekul DNA virus tersebut akan dimasukkan kedalam sel inang tersebut• materi genetik adenovirus tidak bersatu dengan materi genetik sel inang• molekul DNA virus terletak bebas dalam inti sel dan proses transkripsinya

berlangsung secara sendiri• molekul DNA virus tidak ikut berreplikasi ketika sel mengalami

pembelahan sehingga sel-sel inang hasil pembelahan tidak mengandungDNA virus• membutuhkan pemasukkan kembali gen-gen yang sudah

dimodifikasi ke dalam populasi sel yang baru• Sebaliknya keadaan ini akan mencegah terjadinya kanker

• Gendicine• adenovirus yang telah mengandung gen p53 yang digunakan pada terapi

gen untuk mengobati penyakit kanker pada kepala dan leher• sudah diizinkan oleh FDA China untuk digunakan pada manusia pada

tahun 2003• FDA Amerika Serikat telah menyetujui advexin, suatu vektor yang serupa

dengan Gendicine untuk digunakan di Amerika serikat pada tahun 2008

Transfer Gen menggunakan vektor adenovirus

(diunduh dari www.acceleratingfuture.com/michael/blog/?p=455)

http://www.acceleratingfuture.com/michael/blog/?p=455

Transfer Gen menggunakan cara non virus

• Keuntungan• dapat diproduksi dalam jumlah besar • immunogenisitas pada sel inang yang rendah

• Beberapa metoda non virus yang dapat digunakan adalah• Naked DNA• metoda transfeksi non virus yang sangat sederhana

Øpenelitian klinik dengan cara menyuntikan naked DNA secara intramuskular menunjukkan sebagian hasil yang sukses dan sebagian lagi mengalami kegagalan

Øekspresi gen pada metoda transfeksi ini sangat rendah dibandingkan dengan cara transfeksi lainnya

Transfer Gen menggunakan cara non virus

• Beberapa metoda non virus yang dapat digunakan adalah• Oligonukleotida• Metoda menginaktifkan gen-gen yang terlibat dalam

proses penyakit. • Menggunakan antisense yang spesifik untuk gen

sasasaran• mengganggu proses transkripsi gen sasaran

yang rusak.• Menggunakan oligonukleotida rantai ganda

(double strand oligonucleotide) • mengikat faktor-faktor transkripsi yang

diperlukan untuk regulasi promoter gen sasaran

Transfer Gen menggunakan cara non virus

• Beberapa metoda non virus yang dapat digunakan adalah• Lipoplexes and polyplexes

• Meningkatkan efisiensi transfer dengan cara melindungi DNA dari kerusakan dan memfasilitasi pemasukkannya kedalam sel

• Menggunakan molekul lipid • lipoplexes dan polyplexes

• dirancang untuk melindungi DNA dari proses degradasi selama proses transfeksi

• membungkus plasmid yang mengandung DNA dalam bentuk seperti micelle atau liposome

• lipoplexes atau polyplexes yang telah mengandung DNA dikenal sebagai lipoplex.

• lipoplex akan berinteraksi dengan membran sel dan masuk kedalam secara endositosis

• endosome yang mengandung lipoplex ini kemudian akan lisis dan transgen yang ada di dalamnya akan dikeluarkan ke dalam sitoplasma sel untu kemudian akan masuk ke dalam inti sel

Transfer Gen menggunakan cara non virus

• Beberapa metoda non virus yang dapat digunakan adalah• Metoda Hibrid (Hybrid method)

• Untuk meningkatkan efisiensi trnasfer transgen dikembangkan metoda hibrid (campuran) yaitu kombinasi liposome dengan virus influenza atau HIV yang diinaktifkan

HAMBATAN DALAM TERAPI GEN• Beberapa faktor yang menghambat efektivitas penggunaan

terapi gen • Masa hidup alami terapi gen yang pendek (Short-lived

nature of gene therapy)• gen yang dimasukkan kedalam sel-sel target harus

dapat berfungsi• sel-sel yang mengandung gen terapi ini harus dapat

hidup lama dan stabil. • Respons Imunologik

• adanya stimulus tertentu yang merangsang timbulnya respons imunologik dapat menurunkan efektivitas terapi gen

• adanya respon imunologik ini juga akan menyulitkan pengulangan terapi gen pada pasien

• Masalah dengan virus yang berfungsi sebagai vektor• toksisitas, reaksi imunologik dan inflamasi, kontrol

gen dan jaringan sasaran. • kemungkinan pulihnya kembali kemampuan virus

untuk menyebabkan penyakit pada manusia

• Kelainan gen multipel• terapi gen sulit digunakan untuk mengobati penyakit-

penyakit yang disebabkan oleh adanya kombinasi gen-gen yang mengalami kerusakan

• penyakit jantung, tekanan darah tinggi, Alzheimer, artritis dan diabetes.

• Potensi untuk timbulnya tumor• Bila DNA diintegrasikan pada tempat yang salah di dalam

genom, misalnya pada daerah tumor suppressor gene, hal ini dapat menyebabkan timbulnya tumor.

• pasien dengan X-linked severe combinedimmunodeficiency (X-SCID) yang diterapi dengan sel punca darah (Hematopoietic stem cells yang diinfeksioleh retrovirus yang mengandung transgen

• Tiga dari 20 pasien yang diterapi menderitaleukemia6

http://en.wikipedia.org/wiki/SCID

Prasyarat

• National Institute of Health (NIH)• Gen harus di klon dan diketahui karakteristiknya• harus tersedia dalam bentuk murni

• Metoda efektif• Resiko terapi gen • harus dievaluasi secara berhati-hati• seminimal mungkin

• Penyakit tidak dapat diobati dengan cara lainnya• Harus ada data penelitian pendahuluan

Contoh Terapi Gen• Contoh penggunaan adenovirus

dalam terapi gen

• terapi gen yang dipakai untukmengobati cystic fibrosis (CF)

• virus adenovirus yang membawa gen CF diinhalasi oleh pasien

• sel-sel paru akan terinfeksi dan mensintesaproduk gen CF untuk mengatasi simptomdan gejala penyakit

• kuatnya reaksi imunologik tubuhmenyebabkan terapi gen menjadi tidakefektif

• Sel-sel yang terinfeksi virus dan mengandung transgen akan mati dan tidak bisa memperbanyak diri

• Terapi gen pada manusia pertama kali dilakukan tahun 1990• penyakit ”Adenosine deaminase-deficient

severe combined immunodeficiency disease(ADA-SCID)

• SCID• penyakit autosomal yang jarang terjadi• penderita tidak mempunyai sistem imun • beberapa penderita mengalami defisiensi

ensim adenosine deaminase (ADA)

• kadar deoxyadenosine yang terfosforilasimeningkat mencapai tingkat toksik dan terakumulasi dalam limfosit T

• membunuh sel limfosit.