非肿瘤病基因ppt演示课件

.1 非 肿 瘤 疾 病 的 基 因 治 疗 .2 一、免疫系统和溶酶体储积病 在1992年3月,意大利科学家首次应用携带DNA的逆转录病毒处 理的骨髓干细胞,治疗腺苷脱氨酶(ADA)缺陷病获得成功后，1993 年3月，英国、法国与荷兰的科学家合作，用类似的方法治疗其 它先天性免疫缺陷病，如T淋巴细胞病、嘌呤核苷磷酸化酶缺乏 症、白细胞粘着缺陷病和慢性肉芽肿病等奠定了基础。 实验表明, 溶酶体储积病也可基因转移到骨髓干细胞的方法进 行治疗，常见的糖原储积症、脂储症等大约10余种基因异常的储 积病，基因治疗用于临床上出现不可逆的神经系统损伤之前，而 且新基因在骨髓干细胞中能够长期、稳定的表达。这种表达可以 矫正病人的遗传缺欠，这是治疗的关键。 .3 可用造血干细胞基因治疗的某些细胞谱系疾病 疾病 遗传特点 需要补充的酶 靶细胞 腺苷脱氨酶缺乏症 常染色体隐性 腺苷脱氨酶 淋巴细胞 高雪氏病 常染色体隐性 葡糖脑苷脂酶 巨噬细胞 慢性肉芽肿病 X-连锁 NADPH氧化酶 粒细胞 地中海贫血 常染色体隐性 -株蛋白 红细胞 .4 二、人体免疫缺陷病毒感染 人体感染（HIV）后，主要是损害T淋巴细胞，使人体丧失免疫功能。引 起系列感染、死亡。所以基因治疗HIV感染的首要任务是改变受损的T淋巴 细胞和巨噬细胞，恢复其正常功能。从1992年起，治疗HIV感染的5项基因 转移实验已经开始。尽管将单纯疱疹病毒胸苷激酶作为“自杀”基因，转移 到感染HIV的T淋巴细胞，对病人有一定的不良反应，但能够破坏体内含有 HIV的T淋巴细胞。本实验需要从感染HIV和伴发淋巴细胞瘤病人的血液中 分离与克隆T细胞，载体外细胞培养中进行遗传学修饰，使之成为抵抗感染 HIV的T淋巴细胞，然后在静脉输回给病人。 另有2组实验，直接注射含有HIVB包膜基因的逆转录病毒到肌肉，希 望能够诱发机体的细胞毒性T淋巴细胞对肌肉中HIVB表达蛋白质的免疫 反应等许多研究在进行中。截至目前为止，尚无一种方法能在组织细胞培 养中，完全阻断HIV的表达。因此，联合应用不同的方法，提高机体免疫 力，可能会达到满意的效果。 .5 三、重组体疫苗 科学家希望通过直接注射DNA来制造疫苗,预防各种疾病. 目前用遗传学的方法可以修饰抗原的DNA,如融合细胞素基 因以增加抗原性，改变微生物的基因或用重组病毒载体携 带DNA等。 修饰微生物的基因主要有两种方式，一是去掉致病或生 物体存活所必需的基因，使其从遗传学上丧失能力。二是 插入一个外源性基因，这种基因可在细菌或寄生虫中表 达。例如删除沙门氏菌存活所必需的基因片段，制成疫苗 ，口服后可诱导机体产生免疫，且不至病。 卡介苗使人们广泛应用的免疫媒介物，它有着20亿人次 应用的良好纪录和刺激免疫的作用。卡介苗能够重组，插 入病毒（如HIV），寄生虫（如血吸虫）或肿瘤的基因片段 ，形成疫苗。例如插入血吸虫基因到卡介苗基因组，在动 物实验中，可刺激机体产生抗体，有效地预防血吸虫感 染。这种疫苗的应用价值巨大，世界上有大约二百万人患 血吸虫病。 .6 另一组实验是直接转送带有病毒载体的基因进入人体内，近来用狂 犬病抗原重组的牛痘病毒接种动物，可以预防烷熊和狐狸的狂犬病感 染，但在人类会产生较为严重的副作用，有待牛痘病毒的进一步基因 重组。 基因重组载体具有以下优点： 1.载体可以含有多种不同的抗原，因此降低了各种单一免疫制剂的 量。 2.重组载体携带的基因，不仅可以是感染的抗原基因，也可包括肿瘤 和自身抗原基因。 3.可以除去微生物的毒性基因和致病力基因，最大限度地减少了人体 应用时的副作用。 4.应用各种不同的生物体，可以进行大量的基因转移，延长免疫持续 时间，并且很容易转送到大量的人群。 总的来说，在下一个10年，使用重组疫苗将是人体基因治疗的最重要 部分。 .7 四、造血系统 基因治疗血液病已有好些年了，本段将介绍血红蛋白疾病。基因治疗血 红蛋白疾病是比较复杂的，目前还不能控制血红蛋白产物的量。对于地中 海贫血，主要是插入一个-珠蛋白基因，改善贫血。这种新的-珠蛋白基 因能产生一定量的-珠蛋白，相当于细胞产生的-珠蛋白。如果植入的基 因不能产生相当于细胞内产生-珠蛋白量的-珠蛋白，病人仍然贫血。 近来基因疗法的研究集中在如何将基因控制区（locus control region）放 入载体，这个区域可以调节-珠蛋白产生与细胞-珠蛋白相当的量。一旦 能植入这个有调节功能的部分，并能表达其功能，几千位地中海贫血病人 将会得到有效的治疗。 .8 镰状细胞贫血的基因矫正类似与地中海贫血，这两种贫血都需要调节功 能性-珠蛋白基因。另外，镰状细胞贫血还需要找到一种方法，能关闭血 红蛋白的S基因。 范可尼C型贫血（Fanconis anemia type C）的治疗尚未应用于病人。 这种治疗方法是采用逆转录病毒运载范可尼贫血C补体（Fanconi anemia C-complementing FACC）基因进入人外周血的造血祖细胞。体外研究显 示，这种基因进入FACC缺陷病人的细胞内（约占15%的病人），可引起 祖细胞增多。这种病人常在获得合适的捐赠骨髓之前，死于骨髓发育不全 和急性白血病，因此给与正常的干细胞可能会对存活有益。 .9 五、肺系统 目前尚没有办法在实验中常规培养肺细胞，因此不能在体外进行基因 修饰，现在的基因转移主要在体内进行。肺系统的基因治疗集中在囊性 纤维化病（Cystic Fibrosis，CF）。本病为常染色体隐性遗传，在不同种 族人群中差异很大。英国的隐性遗传基因携带率为1/22，临床发病率为千 分之一。亚洲较少见，发病率约为10万分之一。囊性纤维化病是由于患 者的腺上皮功能失调，氯离子不能排除腺上皮细胞膜，钠离子不能进入 ，使腺上皮表面被一层粘稠的分泌物覆盖，以至阻塞腺管。本病主要累 及呼吸道和消化道。 1985年发现囊性纤维化病的CF基因位点在7q31-32，1989年加拿大多伦 多一组人员证实了本病是因编码细胞膜上形成氯化物通道的一个大蛋白 质的基因-囊性纤维化超膜传导调节物（CFTR）发生突变所至。现在已 有六组进行人体的临床试验。 .10 六、心血管系统 先天性心血管疾病的基因治疗尚有困难，它不是单一基因疾病，如果发 现它与基因突变有关，遗传矫正也需要在心脏结构形成之前进行。 家族性高胆固醇血症是应该进行基因治疗的。本病是常染色体隐性遗传， 发病率约为百万分之一。由于缺乏低密度脂蛋白受体（LDLr），使血清胆 固醇明显升高，引起儿童期的冠状动脉心脏病。1992年密西根大学首先开 始这项工作，手术切除病人的一部分肝脏，约200-300g，体外肝细胞培养， 用携带LDLr基因的逆转录病毒载体修饰病人的肝细胞，然后把修饰后的带 有LDLr的肝细胞通过肝动脉输回肝内。早期结果显示，病人血清胆固醇水 平下降20%-40%，并提高了机体对胆固醇药物的反应。在治疗的三个病人 中，没有发现基因载体的毒性作用。 另一个研究是心肌梗塞后，心肌纤维的心血管形成。学者们研究一种能 形成心血管的基因，如成纤维细胞生长因子（FGF），动物实验中显示可 喜的结果。目前正在探索基因转送的方法和形成心血管的确实作用。 .11 七、肝系统 基因转移到肝脏是基因治疗研究的另一个领域，一些与肝脏 有关的遗传性疾病，需要考虑基因治疗。这些病包括-1-抗胰 蛋白缺乏症，凝血因子和缺乏和血友病。这些基因可在体 内和体外的多种细胞中表达。目前的困难是缺乏一种体内基因 转送的方法，使新基因在肝脏细胞中有较长时间的表达。 第一个用基因转移到人体肝细胞的实验是在家族性高胆固醇 血症（famlial hypercholesterolemia，FH）病人，用体外转录 基因的方法将鼠逆转录病毒携带的低密度脂蛋白受体基因转移 进入体外培养的肝细胞，然后通过肝导管把基因改变的肝细胞 注入回肝脏，效果很好。 .12 八 目前存在的问题 (一)安全性 应用病毒载体进行基因治疗的安全性已有较多研究。 1.是感染， 2.是有益基因的丢失， 3.是诱发癌变。 应用的病毒在使用之前必须经过重组，去除本身的致病DNA片断， 感染性很低在再转移基因进入细胞的过程中，有益基因丢失的可能 性也很低。美国旧金山一组科学家发现，逆转率病毒进入靶细胞后 ，只有十万分之一的可能性失去细胞的有益基因。 .13 关于诱发癌变，人体内细胞中固有的原癌基因，都具有特异性 的激活因素，目前尚未发现已经采用的病毒有激活原癌基因， 或掩盖抑癌基因的作用。这需要临床和实验室的长期观察和证实。 （二）稳定性目前在动物实验和人的临床治疗中，基因通过 媒介物进入靶细胞后，基因表达不稳定，甚至不表达。靶细胞 在复制时，新基因可能丢失。这可能是由于：基因转录系统 不稳定；形成不正确的信息RNA；基因表达的控制因素复杂； 靶细胞死亡，产生毒素等。 （三）免疫性 临床治疗时需要反复多次注射、喷雾或灌注，使机体产生免疫 反应，排斥携带基因的病毒或靶细胞,给进一步治疗造成困难.为减 少免疫反应,有的科学家已将一种重组基因的腺 病毒,13个月后,再换 用另一种.可以避免免疫反应发生。 .14 （四）伦理问题 基因治疗的作用显著，但仍有一定的局限性和潜在的危险性， 必须严格控制，只能在人员和设备完善的条件下进行。在美国， 如果需要进行人体的基因治疗，必须经过以下四各委员会批准： 伦理小组、生物安全小组、重组DNA咨询委员会（RAC）及食 品和药物管理局（FDA）。另外，目前基因治疗只限于应用常 规治疗存活不超过10年者，并不准用于胎儿。 九展望 为了使基因治疗更广泛的开展，必须解决如下问题： 1 改善载体的设计 2 提高基因载体转移到靶细胞的效率 3 建立更理想的传送系统，例如通过导管可将基因载体 直接送到病变部位 4 能够观测宿主细胞和载体之间的相互作用，建立稳定、 持久的基因表达及表达调节系统 5 最大限度地减少载体对病人的危险性 .15 小 结: 1.试述人体感染(HIV)大地基因治疗的设想? 2.基因重组载体具有哪些优点? 3.目前,能够对造血系统、肝系统、