Materia Optativa de 4º Curso del Grado de Medicina

La asignatura proporcionará al alumno una visión global de esta estrategia terapéutica, que nace como consecuencia de los avances producidos en el campo de la virología, la ingeniería genética y la biología molecular.

El conocimiento de las bases moleculares de las enfermedades y los continuos avances en el campo de las nucleasas de edición genómica (CRISPR-Cas9), células madre, reprogramación, virología y en especial la modificación del genoma del ratón para mimetizar la enfermedad humana son los pilares básicos de esta estrategia terapéutica.

El objetivo principal es que el futuro médico sea capaz de integrar los conocimientos de los pilares citados anteriormente para plantear estrategias genéticas con la tecnología actual para solucionar un problema biomédico.

La asignatura de Terapia Génica y Modelos Animales está orientada a dotar al médico de los conocimientos básicos para modificar el genoma del mamífero en dos vertientes:

a) Como estrategia terapéutica para el tratamiento de enfermedades genéticas.

b) Como herramienta de investigación para la generación de modelos animales modificados genéticamente para entender los mecanismos fisiopatológicos humanos.   

UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA TERAPIA GÉNICA
TEMA 1:     Introducción a la Terapia Génica (TG): De las bases moleculares de las enfermedades a la TG. Mendel y las bases de la herencia, del descubrimiento del DNA a la ingeniería genética, hitos en el desarrollo de la biología molecular. De los primeros organismos transgénicos a la oveja Dolly. Primeros ensayos de TG. Actualidad de los ensayos de TG, recursos en la red.
UNIDAD II: MODALIDADES DE TERAPIA GÉNICA
TEMA 2:     Condiciones de aplicabilidad de la TG: Tipos y patrones de herencia. Tipos de mutaciones. El control de la expresión y el tamaño del transgén. Introducción a los vectores.
TEMA 3:     Tipos de TG: TG somática y germinal. Eugenesia y el superhombre. TG “in vivo” y “ex vivo”. Primer fracaso en el déficit de ornitin-transcarbamilasa.
TEMA 4:     Modalidades de TG I: encendido y corrección Terapia de encendido. Inserción de un nuevo carácter. Inserción génica. Corrección dirigida. Recombinación homóloga. Resultados en el ratón. Introducción a la reprogramación celular.
TEMA 5:     Modalidades de TG II: apagado: Terapia de apagado. Genes suicidas. Estimulación de la RI. Inhibición de la transcripción. Inhibición de la tradución. Ensayos con Ribozimas. Ensayos con modelos animales. Inserción de genes supresores. 
TEMA 6:     Editando el genoma: Zinc-finger nucleasas, Talen nucleasas y Crispr-Cas9 nucleasas.
TEMA 7:     Aplicaciones de la TG: Categorías clínicas en los protocolos de TG. Procedimiento general de un ensayo de TG. Complicaciones y Dificultades. Perspectivas de la TG. Introducción a las células madre como diana de la TG
UNIDAD III: VECTORES Y TRANSGENES
TEMA 8:     Vectores Virales y sus aplicaciones en TG: Retrovirus. Adenovirus. Lentivirus. Virus adeno-asociados. Herpexvirus. Bioseguridad
TEMA 9:     Vectores no virales: Los transposones piggyback y Sleeping Beauty. DNA desnudo: Complejos liposómico. Co-polímeros de DNA. DNA recubierto de metales. 
TEMA 10:     Transgenes, genes reporteros, secuencias IRES y péptido 2A: Tipos de transgenes. Genes reporteros fluorescentes. Genes reporteros de resistencia antibiótica. Proteínas de membrana como genes reporteros. Genes de bioseguridad. La tradución CAP-dependiente e independiente: la secuencia IRES y el péptido 2A.
UNIDAD IV: GENERACIÓN DE MODELOS ANIMALES EN BIOMEDICINA Y ESTANDARIZACIÓN GENÉTICA
TEMA 11:     Los sistemas modelos en el conocimiento de la biología humana: El club de los sistemas modelo. Historia. El ratón como protagonista en la investigación biomédica.
TEMA 12:     Modificación genética de ratones: Generación de ratones transgénicos y sus aplicaciones. Generación de modelos condicionales y aplicaciones. Generación de modelos knock-out, knock-in y knock-down y aplicaciones. Nuevas estrategias: las recombinasas. Genes trapeados, trampas génicas y consorcios internacionales. 
TEMA 13: Estandarización genética: Tipos de animales en base a su información genética. Justificación de la estandarización genética. Ventajas de las cepas consanguíneas en investigación biomédica. Técnicas reproductivas que ayudan a la estandarización genética. Marcadores fenotípicos y genotípicos
UNIDAD V: TERAPIA GENICA EN ENFERMEDADES HEREDITARIAS MONOGÉNICAS. REALIDAD Y APROXIMACIONES EN MODELOS ANIMALES.
TEMA 14: TG en Hereditarias I: Inmunodeficiencias, hemoglobinopatías, hemofilias: Origen de las inmunodeficiencias combinadas severas. Deficiencia en ADA y ligada al X: éxitos y fracasos. Hemofilias y modelos animales. Talasemias, anemia falciforme y modelos animales. Enfermedad granulomatosa crónica.
TEMA 15: TG en Hereditarias II: otras enfermedades raras: Síndrome de Lesch-Nyhan y episomas. Enfermedad de Gaucher y modelos de ratón. Fibrosis quística. Déficit de α-1 antitripsina. Distrofias musculares. Adrenoleucodistrofia. 
UNIDAD VI: TERAPIA CELULAR.
TEMA 16:     Células madre: Características, tipos y nichos. Rutas que regulan la identidad y biología de las células madre. Diferenciación, identidad celular y epigenética. Obtención y aplicaciones terapéuticas. Células madre embrionarias y diagnóstico preimplantacional.
TEMA 17:     Reprogramación celular: Reprogramación por transferencia nuclear. Pluripotencia inducida (células iPS) y su potencial terapéutico
UNIDAD VII:     TERAPIA GENICA/CELULAR EN ENFERMEDADES POLIGENICAS
TEMA 18: Terapia Génica en el sistema nervioso. Dificultades y “Delivery” en el SNC. ELA, fisiopatología, modelos animales SOD1 y VEGF, ensayos clínicos. Parkinson, fisiopatología, modelos animales, ensayos con células madre. Alzheimer, fisiopatología, modelos animales transgénicos y knock-out. Inducción de la regeneración axónica
TEMA 19: Terapia Génica en oftalmología: Dificultades y “Delivery”. Maculopatía degenenerativa, Retinopatía diabética y Glaucoma. TG con factores neurotróficos y anti-angiogénicos. TC con células madre, ensayos con modelos animales. Tratamiento de la amaurosis (ceguera) congénita de Leber. 
TEMA 20: Terapia Génica en la Diabetes. Etiopatogenia de la Diabetes, tipos. Trasplante alogénico de células beta. Generación de células beta de novo o “beta-like” a partir de células ES embrionarias. Ensayos en modelos animales. Generación de células ES “de novo” a partir de células adultas y posterior diferenciación a células beta-like. Generación de células “beta-like” a partir de células stem adultas no pancreáticas.
TEMA 21: Terapia Génica en enfermedades infecciosas: SIDA. Diferentes niveles de acción de la TG en el SIDA. CCR5 como target y VRX496 antisense.
UNIDAD IX:     TERAPIA GÉNICA/CELULAR EN CÁNCER
TEMA 22: Estrategias de TG para la eliminación de tipos celulares específicos: El cáncer como proceso multifásico. Inconvenientes de las terapias antitumorales actuales. ¿Qué ofrece la terapia génica en el tratamiento del cáncer?. Estrategias de terapia antitumoral
TEMA 23: Estrategias que actúan sobre la célula tumoral. Justificación y desafíos. Ventajas y problemas. Actuación sobre los defectos génicos: genes supresores y oncogenes. “Bystander effect”. Destrucción directa y específica de células tumorales: virus oncolíticos, terapia suicida, modelos animales y uso de bacterias anaerobias. Aplicaciones ex vivo de la terapia suicida. Generación de vacunas antitumorales.
TEMA 24: Actuación indirecta sobre la célula tumoral: Destrucción de células cancerígenas mediante linfocitos T intratumorales (TILs). Generación de T-bodies o TCR quiméricos, transfección de linfocitos T ex vivo y reinfusión. Transfección de células dendríticas para incrementar su actividad presentadora de antígenos (CPA) ex vivo y reinfusión. Incrementar la resistencia de las células normales a la Quimioterapia: experimentos en ratón y ensayos clínicos. Terapia génica tumoral radiosensibilizante.
 

Programa Práctico De Terapia Génica

El laboratorio de modificación genética de ratones, el laboratorio de biología molecular y el animalario OMG. El alumno asistirá a una sesión de microinyección de nucleasas de edición en embriones de ratón para la generación de un nuevo OMG

El alumno visitará y aprenderá el funcionamiento de un laboratorio de biología molecular y de modificación genética de ratones. El alumno visitará el estabulario de organismos modificados genéticamente y visualizará en primera persona las técnicas utilizadas para modificar el genoma de un organismo. Al término de la misma el alumno deberá conocer las precauciones básicas a guardar en el laboratorio cuando se manipulan productos biológicos de origen animal, las condiciones de bioseguridad de un Animalario con zona SPF así como su funcionamiento. Se le introducirá en la metodología básica del laboratorio.

PROGRAMA PRÁCTICO DE SEMINARIOS

Se organizarán seminarios en grupos de 5 alumnos en los que se tratarán temas de actualidad relacionados con la asignatura.

Aplicar los continuos avances en el campo de las nucleasas de edición genómica, células madre, virología, y transgénesis animal para el estudio de los mecanismos moleculares de la patología humana y para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas.

1. Reconocer el papel primordial del campo de la ingeniería genética y biología molecular en el desarrollo de esta aproximación, asimilando e identificando los principales avances y descubrimientos tecnológicos, ordenándolos en el tiempo.

2. Conocer el desarrollo de la transgénesis animal, la metodología y su repercusión en el desarrollo de las estrategias de terapia génica. Reconocer las ventajas que nos ofrecen los modelos animales y en especial el ratón para aproximarnos a resolver problemas biológicos

3. Distinguir los factores que condicionan la aplicabilidad de la TG, las limitaciones éticas, los tipos de ensayos y modalidades de en función del problema biomédico al que nos enfrentamos.

4. Introducción a las estrategias de terapia génica en base a los mecanismos moleculares de ciertas enfermedades candidatas a las mismas.

6. Conocer los principales avances en la modificación sitio-especifica del genoma del mamífero: las nucleasas de edición del genoma.

1. Diseñar experimentos y/o estrategias de modificación genética para resolver problemas biomédicos. Buscar información científica veraz, interpretarla y transmitirla. Se fomentará la capacidad de trabajar en grupo.

2. Trabajar de forma adecuada en un laboratorio multidisciplinar y enfocado a las metodologías para la manipulación del genoma celular y de las células madre embrionarias.

3. Usar de manera correcta los recursos en la red disponibles (biológicos y bibliográficos) de interés en terapia génica y modificación genética de animales.

MEDLINEplus: Genes and Gene Therapy - Access news, information from the National Institutes of Health, clinical trials information, research, and more.

Recombinant DNA and Gene Transfer - National Institutes of Health Guidelines

Questions and Answers about Gene Therapy - A fact sheet from the National Cancer Institute.

Introduction to Gene Therapy - An overview by Access Excellence.

Gene Therapy and Children - From KidsHealth for Parents.

Pioneering gene treatment gives frail toddler a new lease of life

Genetic modification - An overview of gene therapy

How to Turn on a Gene - An article from Wired Magazine.

How Viruses Are Used in Gene Therapy - From The DNA Files, a series of radio programs from SoundVision Productions.

Human Gene Therapy: Present and Future - A Human Genome News article.

Ethical Issues in Human Gene Therapy - A Human Genome News article.

Virtual Library on Genetics: Gene Therapy

Gene Therapy - A NewsHour with Jim Lehrer transcript covering the death of gene therapy patient, Jesse Gelsinger (February 2, 2000).

Animations from the Tokyo Medical University Department of Pediatrics Genetics Study Group

Animations of Induction of Genes (Gene Therapy)

Animations of Problems in Gene Therapy

Gene Therapy Clinical Trials Worldwide: http://www.wiley.co.uk/genetherapy/clinical/

Gene therapy studies in ClinicalTrials: http://clinicaltrials.gov/search/term=gene%2Btherapy

American Society of Gene Therapy

Australasian Gene Therapy Society (AGTS)

European Society of Gene and Cell Therapy (ESGCT)

Gene therapy societies' listing from Gene Therapy Net

La evaluación global de la asignatura se realizará de forma aditiva, valorando todas las actividades que componen la materia objetiva, y basada en un sistema de puntuación para cada actividad de consecución de objetivos mínimos de forma que se establecen para cada actividad una puntuación mínima necesaria.

Examen de contenidos teóricos 80% (Examen tipo multi-respuesta)

Seminarios, actitud, participación y asistencia: 20%

1. Las actitud, participación y asistencia se evaluarán de forma continua en la clase o el laboratorio donde se controlará el desarrollo de las mismas.

2. Se realizará una prueba escrita para evaluar la asimilación de conocimientos teóricos cuya calificación contribuirá a la nota global en un 80 %. La prueba constará de una parte de preguntas multi-respuesta y otra de preguntas cortas.

– Participación activa tanto en las clases, prácticas, como en los posibles seminarios y debates.

– Superación de la prueba escrita.

En caso de no haber superado la prueba escrita, se conservará la nota de actitud, participación y asistencia, debiéndose repetir la prueba escrita objetiva hasta superar la asignatura.