Arxiu d'etiquetes: viral

What is gene therapy?

In the last years we have heard discuss gene therapy and its potential. However, do we know what gene therapy is? In this article, I want to make known this promising tool that can cure some diseases that therapies with conventional drugs cannot it. I discuss approaches of gene therapy and their key aspects, where we find animal models.


A clinical trial is an experimental study realized in patients and healthy subjects with the goal to evaluate the efficiency and/or security of one or various therapeutics procedures and, also, to know the effects produced in the human organism.

Since the first human trial in 1990, gene therapy has generated great expectations in society. After over 20 years, there are a lot of gene therapy protocols have reached the clinical stage.

Before applying gene therapy in humans it is necessary to do preclinical studies; these are in vitro or in vivo investigations before moving to clinical trials with humans. The aim of these is protect humans of toxic effects that the studied drug may have.

An important element in preclinical studies are animal models. First, tests are made with small animals like mice. If they are successful, then tests are made with larger animals, like dogs. Finally, if these studies give good results then they are passed to higher animals: primates or humans.


Gene therapy represents a promising tool to cure some of those diseases that conventional drug therapies cannot. This therapy consists in the transfer of genetic material into cells or tissues to prevent or cure a disease.

Initially gene therapy was established to treat patients with hereditary diseases caused by single gene defects, but now, at present, many gene therapy efforts are also focused on curing polygenic or non-inherited diseases with high prevalence (Video 1).

Video 1. Explanation about what gene therapy is (Source: YouTube)


There are two types of approaches in gene therapy (Figure 1):

  • In vivo gene therapy: introduce a therapeutic gene into a vector which then is administered directly to the patient. The vector will transfer the gene of interest in the target tissue to produce the therapeutic protein.
  • Ex vivo gene therapy: transfer the vector carrying the therapeutic gene into cultured cells from the patient. After, these genetically engineered cells are reintroduced to the patients where they now express the therapeutic protein.
Figure 1. Differences between the two types of approaches in gene therapy (Source: CliniGene – Gene Therapy European Network)


When designing a gene therapy approach there are some key aspects to be considered:


The gene of interest is that which is introduced into the body to counteract the disease. For the one hand, for the diseases are caused by the lost or dysfunction of a single protein, the gene to be transferred is more identifiable, being that only a correct copy of the gene whose dysfunction causes the diseases will be introduced. For the other hand, for the diseases whose origin is more complex the choice of the therapeutic gene may be more difficult and will have to make several studies and know well the disease.


Vehicle by which the gene of interest is transported to the target cells. The perfect vector should be able to transduce target cells without activating an immune response either against itself or the therapeutic gene. But there aren’t a universal vector to treat any disease.


These type of vectors derives from viruses, but this is not a problem because much or all of the viral genes are replaced by the therapeutic gene. This means that the viral vectors do not cause pathogenic disease because the gene was deleted.


These type of vectors does not derive from viruses, but the therapeutic gene is part of a plasmid.


Any cell that has a specific receptor for an antigen or antibody, or hormone or drug… The therapeutic gene must be directed to target cells in specific tissues.


The therapeutic gene must be administered through the most appropriate route. The type of route depends, as like as vector, the target tissue, the organ to manipulate or the disease to be treated.


Are used to find out what happens in a living organism. They are mainly used in research to achieve progress of scientific knowledge, as many basic cellular processes are the same in all animals and can understand what happens to the body when it has a defect; as models for the study of a disease, because humans and animals share many diseases and how to respond to the immune system; to develop and test potential methods of treatment, being an essential part of applying biological research to real medical problems and allowing the identification of new targets for the intervention of the disease; and, finally, to protect the safety of people, animals and environment, researchers have measured the effects of beneficial and harmful compound on an organism, identifying possible problems and determine the dose administration.

Gene therapy represents a promising tool to cure some of those diseases that conventional drug therapies cannot. The availability of animal models is key to preclinical phases because it allows thorough evaluation of safety and efficacy of gene therapy protocols prior to any human clinical trials.

In the near future, gene therapy will be an effective alternative to pharmacological efforts, and enable treatment of many diseases that are refractory or not suitable for pharmacologic treatment alone. Thus, gene therapy is a therapeutic tool that gives us virtually unlimited possibilities to develop better and more effective therapies for previously incurable diseases.



¿Qué es la terapia génica?

En los últimos años hemos oído hablar de la terapia génica y su potencial. ¿Pero sabemos bien qué es o en qué consiste? En este artículo quiero dar a conocer esta herramienta prometedora que puede curar algunas de las enfermedades que las terapias con medicamentos convencionales no pueden. Os hablaré de sus enfoques y también de sus elementos clave, donde encontramos los modelos animales.


Un clinical trial es un estudio clínico, es decir, un estudio experimental que se realiza en pacientes y sujetos sanos para evaluar la eficacia y/o seguridad de uno o varios procedimientos terapéuticos y, también, para conocer los efectos producidos en el organismo humano.

Desde el primer clinical trial hecho en humanos el 1990, la terapia génica ha generado grandes expectativas en nuestra sociedad. Después de más de 20 años, hay muchos protocolos de terapia génica en estado de clínica.

Antes de aplicar la terapia génica en humanos es necesario hacer estudios preclínicos, se tienen que hacer investigaciones in vitro o in vivo antes de probar los clinical trial en humanos. El objetivo de éstos es proteger a los humanos de los efectos tóxicos de las drogas que se estudian.

Un elemento importante de los estudios preclínicos son los animales modelos. Primeramente se tienen que hacer estudios con animales pequeños como el ratón. Si los resultados son satisfactorios, entonces se pasa a animales más grandes como los perros. Finalmente, si los estudios dan buenos resultados se pasa a animales superiores: primates o humanos.


La terapia génica representa una herramienta prometedora para curar algunas enfermedades que con drogas convencionales no se puede. Esta terapia consiste en transferir material genético dentro de células o tejidos para prevenir o curar enfermedades.

Inicialmente la terapia génica se estableció para tratar pacientes con enfermedades hereditarias causadas por un defecto genético, pero ahora, actualmente, muchos de los esfuerzos de la terapia génica están focalizados en curar enfermedades poligénicas o no hereditarias con alta prevalencia (Video 1).

Video 1. Extracto del programa Redes (Tv2) donde se explica qué es la terapia génica (Fuente: YouTube)


Hay dos tipos de enfoques en terapia génica (Figura 1):

  • Terapia génica in vivo: introducir un gen terapéutico dentro de un vector que es administrado directamente al paciente. El vector transferirá el gen de interés en el tejido estimado para producir la proteína terapéutica.
  • Terapia génica ex vivo: transferir el vector que lleva el gen terapéutico a células cultivadas del paciente. Después, estas células genéticamente modificadas son reintroducidas al paciente donde expresaran la proteína terapéutica.
Figura 1. In vivo: el gen terapéutico es insertado al vector, que será el encargado de transportalo al tejido diana (ej: hígado) a través de una inyección. Ex vivo: se extrae una muestra de células del paciente para cultivarlas y modificarlas genéticamente. Una vez hecho esto, se vuelven a reintroducir al paciente (Fuente: CliniGene – Gene Therapy European Network)


Cuando diseñamos un enfoque de terapia génica hay algunos aspectos clave a tener en cuenta:


Es el gen de interés que es introducido en el organismo para contrarrestar la enfermedad. Por un lado, para enfermedades causadas por la pérdida o disfunción de una sola proteína, el gen que se transfiere es fácilmente identificable, siendo sólo una copia correcta del gen la que causa la disfunción. Por otro lado, para enfermedades con origen más complejo, la elección del gen terapéutico es más complicada y se tendrán que hacer más estudios para conocer bien la enfermedad.


Es el vehículo por el cual el gen de interés es transportado a las células diana. El vector perfecto tendría que ser transferido a las células diana sin activar la respuesta inmunitaria, ya sea en contra de él mismo o del gen terapéutico. Por ahora no existe un vector universal para tratar cualquier enfermedad.


Este tipo de vectores deriva de los virus, pero esto no es un problema porque muchos o todos los genes virales son reemplazados por el gen terapéutico. Esto significa que los vectores virales no causan enfermedades patogénicas porque el gen es eliminado.


Este tipo de vectores no deriva de los virus, pero el gen terapéutico forma parte de un plásmido.


Cualquier célula que tenga un receptor específico para un antígeno o anticuerpo, hormona, droga… El gen terapéutico tiene que ser dirigido a las células diana de un tejido específico.


El gen terapéutico tiene que ser administrado a través de la vía más adecuada. El tipo de vía dependerá, igual que el vector, del tejido diana, el órgano a manipular o de la enfermedad a tratar.


Son utilizados para ver qué pasa en un organismo vivo. Se utilizan principalmente en la investigación para conseguir el progreso de los conocimientos científicos, ya que muchos procesos celulares básicos son los mismos en todos los animales y, así, se puede entender lo que le pasa al cuerpo cuando tiene un defecto; como modelos para el estudio de una enfermedad, porque los seres humanos y los animales comparten muchas enfermedades y permiten saber cómo responde el sistema inmunológico; para desarrollar y probar métodos potenciales del tratamiento, siendo una parte esencial de la aplicación de la investigación biológica a problemas médicos reales y que permite la identificación de nuevas dianas para la intervención de la enfermedad; y, finalmente, para proteger la seguridad de las personas, animales y el medio ambiente, los investigadores han mesurado los efectos del compuesto beneficiosos y nocivos en el organismo, la identificación de posibles problemas y determinar la administración de la dosis.

La disponibilidad de modelos animales es clave en fases preclínicas, ya que permite la evaluación exhaustiva de la seguridad y la eficacia de los protocolos de terapia génica antes de cualquier ensayo clínico humano.

En un futuro próximo, la terapia génica será una alternativa eficaz a los esfuerzos farmacológicos y permitirá el tratamiento de muchas enfermedades en las que ahora mismo el tratamiento farmacológico no es adecuado. Así, la terapia génica es una herramienta terapéutica que nos ofrece un nombre ilimitado de posibilidades para conseguir y desarrollar terapias mejores y más efectivas para enfermedades que antes eran incurables.



Què és la teràpia gènica?

En els darrers anys hem sentit a parlar sobre la teràpia gènica i el seu potencial. Però sabem ben bé què és o en què consisteix? En aquest article vull donar a conèixer aquesta  eina prometedora que pot curar algunes de les malalties que les teràpies amb medicaments convencionals no poden. Us parlaré dels seus enfocaments i també dels seus elements clau, on trobem els models animals.


Un clinical trial és un estudi clínic, és a dir, un estudi experimental que es realitza en pacients i subjectes sans per avaluar l’eficàcia i/o seguretat d’un o varis procediments terapèutics i, també, per conèixer els efectes produïts en l’organisme humà.

Des del primer clinical trial fet en humans el 1990, la teràpia gènica ha generat grans expectatives en la nostra societat. Després de més de 20 anys, hi ha molts protocols de teràpia gènica en estat de clínica.

Abans d’aplicar la teràpia gènica en humans és necessari fer estudis pre-clínics, s’han de fer investigacions in vitro o in vivo abans de provar els clinical trials en humans. L’objectiu d’aquests és protegir els humans dels efectes tòxics de les drogues que s’estudien.

Un element important dels estudis pre-clínics són els animals models. Primer s’han de fer tests amb animals petits com el ratolí. Si els resultats són satisfactoris, llavors es passa a animals més grans com els gossos. Finalment, si els estudis donen bons resultats es passa a animals superiors: primats o humans.


La teràpia gènica representa una eina prometedora per curar algunes malalties que amb drogues convencionals no es pot. Aquesta teràpia consisteix en transferir material genètic dins de cèl·lules o teixits per prevenir o curar malalties.

Inicialment la teràpia gènica es va establir per tractar pacients amb malalties hereditàries causades per un defecte genètic, però ara, actualment, molts dels esforços de la teràpia gènica estan focalitzats en curar malalties poligèniques o no hereditàries amb alta prevalença (Vídeo 1, en castellà).

Vídeo 1. Extracte del programa Redes (Tv2) on s’explica què és la teràpia gènica (Font: YouTube)


Hi ha dos tipus d’enfocaments en teràpia gènica (Figura 1):

  • Teràpia gènica in vivo: introduir un gen terapèutic dins un vector que és administrat directament al pacient. El vector transferirà el gen d’interès en el teixit estimat per produir la proteïna terapèutica.
  • Teràpia gènica ex vivo: transferir el vector que porta el gen terapèutic a cèl·lules cultivades del pacient. Després, aquestes cèl·lules genèticament modificades són reintroduïdes al pacient on expressaran la proteïna terapèutica.
Figura 1. In vivo: el gen terapèutic és inserit al vector, que serà l’encarregat de transportar-lo al teixit diana (ex: fetge) a través d’una injecció. Ex vivo: s’extreu una mostra de cèl·lules del pacient per cultivar-les i modificar-les genèticament. Un cop fet això es tornen a reintroduir al pacient (Font: CliniGene – Gene Therapy European Network)


Quan dissenyem un enfocament de teràpia gènica hi ha alguns aspectes claus a tenir en compte:


És el gen d’interès que és introduït a l’organisme per contrarestar la malaltia. Per una banda, per malalties causades per la pèrdua o disfunció d’una sola proteïna, el gen que es transfereix és fàcilment identificable, sent només una còpia correcta del gen la que causa la disfunció. Per altra banda, per malalties amb origen més complex, l’elecció del gen terapèutic és més complicada i s’hauran de fer més estudis per conèixer bé la malaltia.


És el vehicle per el qual el gen d’interès és transportat a les cèl·lules diana. El vector perfecte hauria de ser transferit a les cèl·lules diana sense activar la resposta immunitària ja sigui en contra d’ell mateix o del gen terapèutic. Per ara no existeix un vector universal per tractar qualsevol malaltia.


Aquest tipus de vectors deriva dels virus, però això no és un problema perquè molts o tots els gens virals són reemplaçats pel gen terapèutic. Això significa que els vectors virals no causen malalties patogèniques perquè el gen és eliminat.


Aquest tipus de vectors no deriva dels virus, però el gen terapèutic forma part d’un plàsmid.


Qualsevol cèl·lula que tingui un receptor específic per un antigen o anticòs, hormona, droga… El gen terapèutic ha de ser dirigit a les cèl·lules diana d’un teixit específic.


El gen terapèutic ha de ser administrat a través de la via més apropiada. El tipus de via dependrà, igual que el vector, del teixit diana, l’òrgan a manipular o de la malaltia a tractar.


Són utilitzats per veure què passa en un organisme viu. S’utilitzen principalment en la investigació per aconseguir el progrés dels coneixements científics, ja que molts processos cel·lulars bàsics són els mateixos en tots els animals i així es pot entendre el que li passa al cos quan té un defecte; com a models per a l’estudi d’una malaltia, perquè els éssers humans i els animals comparteixen moltes malalties i permeten saber com respon el sistema immunològic; per desenvolupar i provar mètodes potencials del tractament, sent una part essencial de l’aplicació de la investigació biològica a problemes mèdics reals i que permeti la identificació de noves dianes per a la intervenció de la malaltia; i, finalment, per protegir la seguretat de les persones, animals i el medi ambient, els investigadors han mesurat els efectes del compost beneficiosos i nocius en l’organisme, la identificació de possibles problemes i determinar l’administració de la dosi.

La disponibilitat de models animals és clau per fases preclíniques, ja que permet l’avaluació exhaustiva de la seguretat i l’eficàcia dels protocols de teràpia gènica abans de qualsevol assaig clínic humà.

En un futur pròxim, la teràpia gènica serà una efectiva alternativa als esforços farmacològics i permetrà el tractament de moltes malalties en les que ara mateix el tractament farmacològic sol no és adequat. Així, la teràpia gènica és una eina terapèutica que ens ofereix un nombre il·limitat de possibilitats per aconseguir i desenvolupar teràpies millors i més efectives per a malalties que abans eren incurables.