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Biotecnología en Salud Humana

Biotecnología en Salud Humana . Ricardo Fujita, Ph.D. Centro de Gen é tica y Biolog í a Molecular Facultad de Medicina Universidad de San Martín de Porres rfujita@usmp.edu.pe. Algunos avances tecnológicos b á sicos en biotecnolog í a. Mendel Caja negra : Genotipo => fenotipo-1866

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Biotecnología en Salud Humana

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Presentation Transcript

  1. Biotecnología en Salud Humana Ricardo Fujita, Ph.D. Centro de Genética y Biología Molecular Facultad de Medicina Universidad de San Martín de Porres rfujita@usmp.edu.pe

  2. Algunos avances tecnológicos básicos en biotecnología • Mendel Cajanegra: Genotipo => fenotipo-1866 • Desarrollomicrobiología-virología -1870 • Cultivo de célulasin vitro - 1920 • Descubrimientoestructura del DNA – 1953 • DNA recombinante => bancosgenómicos, expresión-1970 • Secuenciación: estudio base a base-1970 • Microarrays: capacidad de estudios seriados a gran escala-2000

  3. Perú • Principales problemas de salud: infecciosas y crónicas • Enfermedades endémicas y propias • Variedad de grupos étnicos nativos y mestizos no estudiados • Biodiversidad especies: Búsqueda de nuevos fármacos • Pobre desarrollo de base para biotecnología

  4. Algunos aspectos de biotecnología y salud 1. Análisis y caracterización de material genético y sufunción: • Mapeo e identificación de genes individuales • Genoma, conjunto del material genético • Transcriptoma, estudio de la expresión • Proteoma, estudio de la expresión y producción de proteínas • Metaboloma, expresiónconjunta y coordinada de genes y proteínas 2. IngenieríaGenética (manipulacióngenética): • Proteínasrecombinantes • Terapiagénica 3. CélulasTroncales (Stem cells) • Regeneración de tejidos • Organogénesis

  5. Biotecnología en enfermedades infecciosas • Identificación de genes y proteínas del parásito para búsqueda de estrategias de ataque • Tuberculosis, dengue, malaria, leishmaniosis, tripanosomiasis, infecciones intrahospitalarias, etc. • Estudios de fisiología molecular de patógenos, vectores, reservorios • Identificación de genes de patogenicidad, resistencia a antibióticos, cuellos de botella metabólicos • Generación de vacunas • Pruebas de nuevos compuestos farmaceúticos y validación de medicina tradicional • INS, Cayetano Heredia, UNMSM

  6. Necesidad de estudios en poblaciones peruanas • Estudio Genoma Humano 2003 con mixtura de varias personas de EEUU, Europa, Japón y China • Generado de 10-20 muestras de donantes anónimos de diferentes grupos étnicos (caucásicos > afroamericanos> asiáticos).Hispanos • Sudamericanos (nativos y mestizos) no-representados • Mestizaje: potencial para descubrir genes más fácilmente en background genético distinto

  7. Proyecto Genoma Humano (2003) • Catálogo de secuencias (3.2 X 109 bases) y de genes (25,000) traducidos a proteínas (300,000) • Identidad 99.9% => 0.1% variabilidad (marcadores) • Genes identificados: diagnóstico, pronóstico, prevención • Proteínas identificadas: productos recombinantes, terapia molecular inteligente • Decenas de genes de enfermedades comunes: hipertensión, cardiovasculares, diabetes, siquiátricas, cáncer • Algunos genes inactivos o ausentes en individuos normales: CCR5, ADH, otros genes duplicados: CYP2D6 (40% de fármacos) • Otros genomas: patógenos (virus a helmintos), especies agropecuarias (plantas, animales, hongos), modelos: bacteria, hongo, mosca, fugu, ratón

  8. Posibles estudios en poblaciones peruanas • Identificación de variantes de enfermedades mendelianas • Identificación de variantes de enfermedades comunes • Estudios de genes de infección • Farmacogenética • Nutrigenética

  9. Mapeo de gen responsable de glaucoma. Cosegregación de marcador (*) de cromosoma 2cen-q13 en familia con glaucoma PGAA (Chincha) GLC1B G85 G86 G87 G77 G88 G78 G70 G82 G67 G79 G68 * * * * * * * * * * M.L. Guevara-Fujita, R. Perez G., J. Richards, R. Fujita. Am. J. Hum Genet Oct. 2002 A756

  10. Distribución de MBL (defensa contra patógenos) deficiente en Sudamérica Cayapas Colorados (Cóngoma y Chiguilpe) Loreto Lambayeque Lago Titicaca (Taquile, Amantaní, Los Uros y Anapia) Ucayali Junín Ayacucho 80 80 58 46 Chiriguanos 41 42 36 35 35 Sandoval, Madsen, Velazquez, Descailleaux, Ñique, Di Stefano, Garred, Fujita 27 27 22 22 24 Mapuches Human Genome Meeting Kyoto, April 2005

  11. Diagnóstico gen glaucoma familia Andahuaylas MYOC Glaucoma juvenil Diagnóstico pre sintomático (203) normal afectado Recurrent myocilin Asn480Lys glaucoma causative mutation arises de novo in a Peruvian family of Amerindian descent. Guevara-Fujita, Perez-Grosman, Estrada, Pawar, Vargas, Richards y Fujita (2008). Journal of Glaucoma 17: 67-72.

  12. Fig.2 Sequence of MYOC exon 3 in a POAG patient of family. N indicates a double reading (C and G) in nucleotide position 1440 of gen MYOC. Normal sequence 1438-1440 (AAC) corresponds to codon Asn, whereas mutation changes codon to AAG, Lys. This transversion yields a MYOC Asn480Lys mutation (charge). T G A T T G A C T A C A A NC C C C TG GA C A A nt1440 (aa 480) Guevara-Fujita, Perez Grossman, Estrada, Vargas, Richards y Fujita (2008). Journal of Glaucoma 17: 67-72.)

  13. Global Reach-U of Michigan/USMP 2008 • Descubrimiento de nuevos genes de glaucoma • Estudio de 3 familias peruanas de glaucoma sin localización (6 loci conocidos descartados) • Dsecubrimiento de genes 2 pasos: • Mapa por marcadores SNPs (reducir a pequeña región de genoma < 1%). Microarrays. • Identificación de genes candidatos en esa región (comparación expresión). Microarrays.

  14. Nuevos Blancos farmacológicos • Fármacos actuales inciden ~ 500 moléculas blanco • Usando datos del genoma genes conocidos => buscar nuevos y mas eficientes blancos (varios miles) con bioinformática • Descubrimiento de nuevos genes blanco de fármqcos: Buscar Homólogos en bancos de datos: • Receptores de Serotonina: conocido receptor 5-HT3A de baja conductancia. Encontrado 5-HT3B receptor de alta conductancia (desórdenes del comportamientos y esquizofrenia?) • Gen conocido transportador SLC6A (solute carrier family 6, GABA neurotransmitter transporter). Nuevos genes transportadores encontrados para: SLC6A2 Noradrenaline, SL6A3 dopamine, SLC6A4 serotonin, SLC6A5 glycine, SLC6A6 taurine, SLC6A7 proline

  15. Farmacogenética (todos no reaccionamos igual al mismo medicamento) Otra droga > dosis Dosis standard Otra droga < dosis

  16. Ítems relacionados a farmacogenética • Fármacos para poblaciones de países desarrollados • Estudios de nuestras poblaciones (fármacos, dosis, etc.) • Contaminación urbana, minera, etc. • Nutrigenética (ejm. leche y tolerancia a lactosa)

  17. Proteínas Recombinantes Proteínas humanas para reemplazo (en pacientes con deficiencias) obtenidas en mayor cantidad, purificadas, a partir de bacterias, plantas o animales transgénicos Mercado de miles de millones US Dollars

  18. Terapia génica • Modificar o activar la expresión de un gen endógeno mediante la introducción de una versión modificada in vitro • Ataca causa primaria vs. síntomas • Especificidad en celula o tejido blanco • Localizado vs. sistémico • Rangos de duración más largos • Varias estrategias dependiendo de enfermedad

  19. Estrategia de reemplazo de gen mutante Introducción de gen normal en celulas mutantes Incorporación de gen por crossing over Celulas con función normal Leber congenital amaurosis, terapia génica experimental abril 2008, recuperación de ceguera total a caminata en laberinto-movimiento de mano.

  20. Terapia por RNA de interferencia (RNAi) Premio Nobel Medicina 2006 Derivado de terapia génica, RNA doble inactiva expresión de gen anormal

  21. La Promesa de las células madre (Stem cells) Búsqueda de fármacos y tests de toxicidad Estudios del control de genes y desarrollo Células cultivadas troncales multiplicadas Tejidos células para terapia médula ósea neuronas músculos páncreas

  22. Células madre • Célula madre: se reproduce y da lugar a diferentes tipos celulares in vitro • Diferencia con células embrionarias: provienen del mismo paciente (evita rechazo). • Corrientemente usado en linfomas y leucemias con células de médula ósea o cordón umbilical. • Para reemplazar células anormales degenerativas (Alzheimer, Parkinson, diabetes), proliferativas (tumores, cáncer), accidentes (tetraplégicos) o intoxicaciones. • Organogénesis: formación de órgano o parte de función a partir de células madre. • Todavía en experimentación en mayoría de países. China turismo médico en células madre. • Perú: INCOR infartos OK, compañías? (a probar)

  23. Conclusiones sobre biotecnología en salud • Grandes avances para el estudio, tratamiento y cura de enfermedades • Permite identificar causa de enfermedades: diagnóstico, pronóstico, prevención • Estudios del genoma permite tener catálogo de todos los genes, varía en individuos y poblaciones • Organismos transgénicos productores de proteínas y vacunas recombinantes, alimentos enriquecidos • Algunas estrategias de tratamiento incluyen terapia génica, células madre • La biotecnología moderna se ha desarrollado rápidamente: poco tiempo para países pobres

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