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GENE THERAPY Divulgation Abstracts phase B |
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MERMOD, |
Laboratoire de Biotechnologie moleculaire, Departement de
chimie, EPFL, CH-1015 Lausanne |
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Title: |
Development of vectors for regulated expression in gene therapy |
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Co-applicants: |
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Collaborators: |
names |
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SCIENTIFIC | PUBLICATION | DIVULGATION | BACK TO TOP |
DIVULGATION TEXT AT SUBMISSION (1998):
Construction de vecteurs génétiques pour la régulation de gènes thérapeutiques en thérapie génique somatique
M. O. Imhof, P. Chatellard, N. Mermod
Les thérapies géniques somatiques nécessitent l'introduction de gènes ou de séquences d'ADN supplémentaires dans certaines cellules non-reproductrices de l'organisme humain, par exemple pour corriger le défaut génétique responsable d'une maladie. Dans de telles thérapies, il est souvent difficile de "retirer" de l'organisme les cellules contenant le ou les gènes supplémentaires. Il est donc important de pouvoir contrôler en continu l'expression, c'est à dire l'activité du gène thérapeutique dans le patient. Ceci permet de varier la dose de la protéine produite à partir du gène, ou même d'arrêter totalement la synthèse de la protéine pour interrompre le traitement. Le contrôle efficace de l'activité du gène chez le patient, au moyen d'un médicament régulateur aisément administré, est donc souhaitable pour une meilleure efficacité et sécurité du traitement: pour atteindre une dose suffisante quand au besoin thérapeutique du patient sans arriver à des surdoses provoquant des effets secondaires, et aussi pour pouvoir interrompre le traitement en tout temps en cas de besoin. Nos recherches dans le cadre du programme National de Recherches en thérapie génique somatique ont pour but la construction de tels systèmes régulateurs.
Durant la première phase du programme, nos recherches ont permis la construction d'un système génétique qui contrôle rigoureusement l'expression de gènes introduits dans des cellules en cultures. Comme pour d'autres systèmes de contrôle génétique développés actuellement, l'expression du gène thérapeutique est contrôlée par l'administration d'un antibiotique déjà connu comme médicament et sans danger pour l'homme. Les points forts et innovateurs de notre système sont une bonne expression du gène thérapeutique en présence de l'antibiotique et une extinction essentiellement complète du gène en l'absence du médicament. Ce dernier point est important si l'on veut pouvoir interrompre complètement le traitement, sans relâchement résiduel de protéine. Ce système de contrôle est si rigoureux qu'il est compatible avec le contrôle de gènes potentiellement toxiques, comme démontré par nos expériences au laboratoire.
L'étape actuelle de ce projet est l'assemblage du système régulateur avec un gène thérapeutique et l'évaluation de son fonctionnement dans l'organisme. Un des gènes choisi permet la synthèse de l'érythropoïétine, une protéine qui permet le traitement de plusieurs types d'anémies chez l'humain. Des cellules animales qui sécrètent l'érythropoïétine de manière contrôlée ont été obtenues en culture in vitro. Nous souhaitons maintenant les placer dans une capsule et les implanter dans la souris, en collaboration avec le groupe du prof. P. Aebischer au CHUV, comme premier essai du système génétique régulateur quand à son efficacité et à sa sûreté pour le traitement de l'anémie.
D'autre part, différentes
collaborations sont actuellement entreprises pour le traitement
d'autres maladies humaines, par exemple au moyen de cellules humaines
en culture. Dans cette deuxième phase, notre objectif est de
démontrer le contrôle efficace d'un gène
thérapeutique chez l'animal et dans la cellule humaine, avec
comme prochaine perspective l'essai chez l'humain en thérapie
génique somatique 'ex vivo'.
DIVULGATION TEXT 1999:
text (font Courier, corps 3)
DIVULGATION TEXT 2000:
Somatic gene therapies often do not allow the efficient regulation of the therapeutic gene in vivo. However, achieving the control of the expression of the transgene in the patient, using medically acceptable drugs, is desirable. This would significantly contribute to safer somatic gene therapies, as the treatment could be interrupted or resumed without invasive procedures. Furthermore, this would allow for the more efficient fine tuning of transgene expression, so as to respond to the patient's physiological needs, while decreasing the likelihood of adverse secondary effects. In this project, we have started developing genetic vectors to efficiently regulate the expression of therapeutic gene in response to tetracycline antibiotic derivatives. These vectors are developed with the perspective of an ex vivo gene therapy for anemia using encapsulated cultured cells, in collaboration with partners at the CHUV hospital in Lausanne.
The expression system currently being developed relies on a network of regulatory proteins that can activate or repress gene transcription, and on a target promoter engineered to tightly control the expression of the transgene. The hallmark of this new system is the strong activation of the target gene in the on-state, and the efficient transgene silencing in the off-state, as demonstrated by the tightly controlled expression of the cytotoxic diphtheria toxin A gene. We have further shown that the network allows long term and persistent regulation of erythropoietin release from cells considered for use in ex vivo gene therapy. The described genetic switch should therefore be well suited when tight transgene regulation is required in gene therapy. At present, we are generating cell lines for implantation into mice, to demonstrate efficacy of an ex vivo gene therapy in an animal model of human anemia, and we are also evaluating the regulatory system using an in vivo gene therapy procedure in mice.
DIVULGATION TEXT 2001:
text (font Courier, corps 3)
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