biologia_molecular (1)

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Programa de clase 
•  Temario 
•  31. TECNOLOGÍAS RELACIONADAS CON LA TERAPIA DE 
GENES I: Concepto, Requisitos para realizar estudios y 
recibir terapia génica 
•  32. TECNOLOGÍAS RELACIONADAS CON LA TERAPIA DE 
GENES II: Estrategias in vivo y ex vivo (virales y no 
virales), ARN's 
I. BASES DE LA 
BIOLOGÍA MOLECULAR 
1 
INTRODUCCION: Definiciones, química de nucleóUdos, química de ácidos 
nucleicos, síntesis de nucleóUdos en el organismo 
2 
ESTRUCTURA DEL ADN: Niveles de estructuración y enrollamiento, diferencias 
entre eucariotes y procariotes 
3 
REPLICACIÓN I: CaracterísUcas, Principales elementos de la replicación, 
Diferencias entre replicación eucarióUca y procarióUca 
4 
REPLICACIÓN II: Reparación del ADN: reversión, remoción, respuesta SOS, 
respuesta inducible 
5 
TRANSCRIPCIÓN: CaracterísUcas, Diferencias entre traducción eucarióUca y 
procarióUca 
6 
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS: CaracterísUcas, Diferencias entre traducción 
eucarióUca y procarióUca 
II. REGULACIÓN 
GENÉTICA. 
7 CASCADA DE SEÑALIZACIÓN: Ejemplos 
8 
CONTROL DE LA EXPRESIÓN GÉNICA I: Genes y elementos reguladores, Niveles 
de regulación génica 
9 
CONTROL DE LA EXPRESIÓN GÉNICA II: Regulación génica en células 
bacterianas: operones inducibles y reprimibles 
10 
CONTROL POSTRANSCRIPCIONAL (EUCARIOTICA): Procesamiento y 
degradación del ARN, Interferencia del ARN y regulación génica 
11 
CONTROL POSTRADUCCIONAL (EUCARIOTICA). Regulación génica en el 
transcurso de la traducción o posterior a ella 
III. MANIPULACIÓN DE 
GENES 
12 
PRINCIPIOS, TÉCNICAS Y APLICACIONES DE LA TECNOLOGÍA DE 
ADNRECOMBINANTE Y LA MANIPULACIÓN DE LOS GENES: Clonación, enzimas 
de restricción, vectores, cribado ("screening") 
13 ANÁLISIS DE ÁCIDOS NUCLEICOS. Electroforesis en gel y PCR 
14 MANIPULACIÓN DE GENES EN PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS.  
15 USOS DE LAS TÉCNICAS DE DNA RECOMBINANTE. ASPECTOS DE SEGURIDAD 
IV. DIAGNOSTICO 
MOLECULAR 
16 
IMPACTO DE LA BM EN EL DIAGNÓSTICO DE ENFERMEDADES ADQUIRIDAS Y 
CONGÉNITAS I: Tipos de herencia. Enfermedades monogénicas y 
mulUfactoriales, Conceptos de locus, loci, homocigota, heterocigota, 
dominante, recesivo 
17 
IMPACTO DE LA BM EN EL DIAGNÓSTICO DE ENFERMEDADES ADQUIRIDAS Y 
CONGÉNITAS II: Polimorfismos/Variaciones de secuencia, Pedigrees y Análisis 
de patrones de herencia 
18 
IMPACTO DE LA BM EN EL DIAGNÓSTICO DE ENFERMEDADES ADQUIRIDAS Y 
CONGÉNITAS III: Secuenciación 
19 
EFECTOS DE LAS MUTACIONES EN LA SÍNTESIS Y FUNCIÓN PROTEICAS I.  
Importancia, Categorías de las mutaciones 
20 
EFECTOS DE LAS MUTACIONES EN LA SÍNTESIS Y FUNCIÓN PROTEICAS II.  Tipos 
de mutaciones génicas, Efectos fenompicos 
21 
TECNOLOGÍA DEL HIBRIDOMA: Historia, Principios, Ventajas, Fases 
(inmunización, fusión, clonación, expansión, screening, subclonación, 
purificación) 
22 
ANTICUERPOS DIAGNOSTICOS: Policlonales, Monoclonales,   Reacción 
anmgeno anUcuerpo, Serología (precipitación, inmunodifusion, agluUnación y 
ELISA, inmunoflorescencia y WB). 
23 RELACIÓN DEL GENOTIPO Y FENOTIPO A NIVEL MOLECULAR 
V. TERAPEUTICA 
MOLECULAR 
24 
PROBLEMAS TEÓRICOS Y PRÁCTICOS DE LOS MÉTODOS MODERNOS EN LA 
TERAPÉUTICA DE LAS ENFERMEDADES I: Medicina molecular y patogenia 
25 
PROBLEMAS TEÓRICOS Y PRÁCTICOS DE LOS MÉTODOS MODERNOS EN LA 
TERAPÉUTICA DE LAS ENFERMEDADES II:  DiagnósUco molecular 
enfermedades heredadas y adquiridas 
26 
PROBLEMAS TEÓRICOS Y PRÁCTICOS DE LOS MÉTODOS MODERNOS EN LA 
TERAPÉUTICA DE LAS ENFERMEDADES III: Terapia génica 
27 
MÉTODO PARA LA PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS RECOMBINANTES I: El vector, 
Vectores procariotes, Vectores eucariotes 
28 
MÉTODO PARA LA PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS RECOMBINANTES II: 
Purificación de proteínas, Aplicaciones en medicina 
29 
FACTORES Q INFLUENCIAN LA ELECCIÓN DE UN ORGANISMO O SISTEMA I: 
Origen de la proteína, Propiedades de la proteína 
30 
FACTORES Q INFLUENCIAN LA ELECCIÓN DE UN ORGANISMO O SISTEMA II: 
Aplicación , Bioproceso 
31 
TECNOLOGÍAS RELACIONADAS CON LA TERAPIA DE GENES I: Concepto, 
Requisitos para realizar estudios y recibir terapia génica 
32 
TECNOLOGÍAS RELACIONADAS CON LA TERAPIA DE GENES II: Estrategias in 
vivo y ex vivo (virales y no virales), ARN's 
33 
PRODUCCIÓN Y USO DE ANTICUERPOS MONOCLONALES: Usos: InvesUgación, 
diagnósUco (selección del anmgeno), TerapéuUco (Abs quiméricos y 
humanizados; Terapia anUtumoral). 
34 
PAPEL DEL TRANSPLANTE DE ÓRGANOS, NEOFORMACION DE ÓRGANOS Y 
ANIMALES TRANSGÉNICOS EN LA TERAPÉUTICA: Células madre, clases y usos 
VI. ASPECTOS 
BIOÉTICOS Y LEGALES 
35 REVISIÓN DE LA LEGISLACIÓN EN MÉXICO 
36 REVISIÓN DE LA LEGISLACIÓN INTERNACIONAL  
37 
ASPECTOS BIOÉTICOS ESPECÍFICOS: CLONACIÓN, CÉLULAS MADRE 
TOTIPOTENCIALES  
Terapia génica 
 1963. Joshua Lederberg:  
“The ul>mate applica>on of 
molecular biology would be the 
direct control of nucleo>de  
sequences in human 
chromosomes, coupled with 
recogni>on, selec>on, and 
integra>on of the desired genes” 
5 
 Lederberg , J.  In: Wolstenholme, G., ed. Man and His Future , 1963  
6 
Adaptado de: hBp://www.engage‐science.com/gene‐therapy‐the‐future‐of‐medicine/ 
7 
 1970. Stanfield Rogers  realizó el primer 
experimento de ingeniería gené>ca 
humana.  
 Defecto gené>co:  Arg↑ 
 Virus Shope (papiloma de conejo) Arg↓   
 
 Rogers S, New ScienLst, 1970 
•  El experimento del virus Shope en 
humanos.....falló…¿por qué? 
•  Leer: Stanfield Rogers: Insights into Virus 
Vectors and Failure of an Early Gene 
Therapy Model 
8 
9 
Dos  puntos  importantes  que  llevaron  a  la 
concepción  del  ADN  recombinante  y  la 
incipiente idea de terapia génica 
  Caracterización de las endonucleasas de 
restricción 
 Si>os  específicos  de  acción  de  las 
nucleasas 
 
 
Temas recurrentes en el diseño, aplicación y 
seguimiento de la terapia génica 
 Vectores   
 Sistemas de liberación 
10 
Tratamientos 
Terapia génica:  
¿Cómo saber cuándo un desorden es un buen 
candidato para una terapia génica? 
1. ¿La condición resultó de mutaciones en uno o más genes?  
‐  Si 
2. ¿Cuáles genes están involucrados? 
‐  Conocer la secuencia, contar con una copia en el 
laboratorio. Los mejores candidatos son las en>dades 
monogénicas 
3. ¿Qué se conoce sobre la biología de la enfermedad? 
‐  Tejido afectado, papel de la proteína codificada por el gen 
mutado, las funciones de la proteína que son afectadas por 
el gen en cues>ón 
4. ¿Integrar una copia normal del gen, resolverá 
el problema?  
‐  Depende, hay que descartar el problema del 
dominante nega>vo. ¿Por qué? 
5. ¿Se puede “llevar” a las células los genes del 
tejido afectado?  
‐  Accesibilidad del tejido,  modo de distribución 
SÍ 
SÍ 
Terapia génica:  
¿Cómo saber cuándo un desorden es un buen 
candidato para una terapia génica? 
Terapia génica: Integración del gen 
‐  Consideraciones: 
‐  Reconocimiento de las células correctas 
‐  Ac>vación del gen 
‐  Integración del gen en las células 
‐  Minimizar efectos secundarios 
Retrovirus, adenovirus, virus adeno‐asociado, 
virus Herpes simple, liposoma, ADN desnudo 
Retrovirus 
Adenovirus 
Adeno‐asociado 
Herpes simple 
Liposoma 
ADN desnudo 
hbp://learn.gene>cs.utah.edu/content/genetherapy/gbools/ 
•  Ventajas de los vectores virales: 
•  Alta eficiencia para penetrar en las células 
•  Algunos son específicos para ciertos >pos de células 
•  Pueden ser modificados de modo que no se repliquen de 
forma patológica y destruyan a la célula que infectan 
 
•  Desventajas de los vectores virales 
•  El material gené>co que transportan es limitado 
•  Pueden causar respuestas inmunológicas en los pacientes: 
–  Pueden llevar un riesgo de enfermedad. 
–  El sistema inmune puede bloquear al virus y la liberación 
del gen no se realiza o puede matar a las células una vez 
que el gen ha sido liberado 
Vectores virales y no virales 
•  Plásmidos y liposomas 
•  Ventajas: Podrían ser manipulados para liberar 
secuencias grandes, sin despertar una respuestainmune 
•  Desventajas: Menos eficientes que los virus para alcanzar 
sus blancos. 
•  Se han desarrollado vectores sinté>cos llamados 
virosomas, los cuales son esencialmente liposomas con 
proteínas virales. Poseen la capacidad transportadora de 
los plásmidos con la eficiencia y  especificidad de los 
virus. Las proteínas virales interactúan con las proteínas 
de superficie de la célula blanco, ocasionando que el 
virosoma se fusione con la membrana celular y deposite 
sus componentes en la célula 
Vectores virales y no virales 
In vivo, Ex vivo 
•  Los genes pueden ser liberados de dos formas: in 
vivo o ex vivo  
•  In vivo:  El vector es inyectado directamente en el 
paciente. Puede generar respuestas inmunes 
•  Ex vivo: Se libera el gen a las células que han sido 
removidas del cuerpo y se cul>van en el 
laboratorio. Cuando el gen es liberado, la 
integración y la ac>vación son confirmadas, las 
células son devueltas al paciente. Es menos 
probable que genere una respuesta inmune 
18 
Tratamientos 
Adaptado de: hBp://stemcells.nih.gov/info/scireport/pages/chapter11.aspx 
19 
Tratamientos 
Micro 
ARN’s: 
Marcadores  
o blancos 
terapéuUcos 
Estadís>cas 
 Enero 2015, 2142 ensayos clínicos, con aspectos 
de terapia génica, se completaron, se 
encontraban en proceso, o habían sido 
aprobados para ser realizados.  
 
20 
Tratamientos 
J Gene Med, Enero 2015   
21 
Tratamientos 
22 
23 
24 
Tratamientos 
 Padecimientos investigados 
25 
Tratamientos 
26 
Tratamientos 
27 
Tratamientos 
28 
“The field of cancer gene therapy 
experienced an ‘awkward 
adolescence’. Although this field 
has certainly not yet reached 
maturity, it s>ll holds the poten>al 
of allevia>ng the suffering of many 
individuals with cancer”. 
 Gillete, JP S.In:  Gene  Therapy of Cancer. Methods and Protocols, 20009 
29 
hbp://cbm.msoe.edu/stupro/so/module2012/volkerStory.html 
•  hbp://www.youtube.com/watch?
v=Ez560GnkSrE