基因治疗(概述)

基因治疗 CompanyLogo 目录 CompanyLogo 基因治疗的定义 基因治疗 genetherapy 是指将外源正常基因导入靶细胞 以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病 以达到治疗目的 也包括转基因等方面的技术应用 也就是将外源基因通过基因转移技术将其插入病人的适当的受体细胞中 使外源基因制造的产物能治疗某种疾病 从广义说 凡是在基因水平上进行操作而达到治疗疾病的所有疗法 CompanyLogo 基因治疗的发展史 CompanyLogo 基因治疗的发展史 上世纪九十年代初 一位因ADA 腺苷酸脱氨酶 基因缺陷导致严重免疫缺损的四岁女孩 由美国国立卫生研究院用ADA基因治疗 取得疗效 基因治疗 研究热从此波及全世界 起而效颦 为保障人类健康展现了美好的前景 CompanyLogo 基因治疗的发展史 人民网深圳2003年10月22日15 30急电正在这里召开的深圳市政府新闻发布会向世界公布了一项振奋人心的消息 个基因治疗药物在中国诞生 世界首深圳市赛百诺基因技术有限公司研制开发的抗癌新药 重组人p53腺病毒注射液 商品名 今又生 10月16日获得国家仪器药品监督管理局颁发的新药证书 这标志着我国在基因治疗药物研制和产业化方面已达世界领先水平 在国际竞争中抢占了先机 世界第一个基因治疗药物在中国诞生 CompanyLogo 基因治疗的概述 基因治疗的基本内容 基因诊断 产生基因缺陷的原因除了进化障碍因素外 主要包括点突变 缺失 插入 重排等DNA分子畸变事件的发生 目前已建立多种病变基因的诊断和定位方法 如PCR扩增序列法 单链构型多态性分析法 人类基因库搜寻法等 CompanyLogo 基因治疗的发展史 基因分离 利用DNA重组技术克隆 鉴定 扩增 纯化用于治疗的正常基因 并根据病变基因的定位 与特异性整合序列和基因表达调控原件进行体外重组操作 载体构建 主要有病毒和非病毒两大类 病毒载体一般都需要重新构建 基因转移 关系到基因治疗成败的关键单元操作 CompanyLogo 基因治疗的概述 根据靶细胞不同 基因治疗分为 将正常基因转移到体细胞 使之表达基因产物 以达到治疗目的 将正常基因转移到患者的生殖细胞 精细胞 卵细胞中早期胚胎 使其发育成正常个体 显然 这是理想的方法 实际上 这种靶细胞的遗传修饰至今尚无实质性进展 体细胞基因治疗 生殖细胞基因治疗 CompanyLogo 基因治疗的概述 生殖细胞的基因治疗不仅可使遗传疾病在当代得到治疗 而且还能将新基因传给患者后代 使遗传病得到根治 但生殖细胞的基因治疗涉及问题较多 技术也较复杂 因此 如今更多地是采用体细胞基因治疗 体细胞应该是在体内能保持相当长的寿命或者具有分裂能力的细胞 这样才能使被转入的基因能有效地 长期地发挥 治疗 作用 因此干细胞 前体细胞都是理想的转基因治疗靶细胞 CompanyLogo 基因治疗的策略 体细胞基因治疗的策略 基因修正基因置换基因激活基因增补基因干扰免疫调节药物敏感疗法 基因治疗的策略 一 基因修正通过特定的方法如同源重组或靶向突变等对突变的DNA进行原位修复 将致病基因的突变碱基序列纠正 而正常部分予以保留 但目前在技术上还无法做到 因为要在人基因组的某个特异部位上进行重组是一个非常复杂的过程 然而原位修复的方法无疑是进行基因治疗最理想的途径和目的 基因治疗的策略 二 基因置换基因置换指去除整个变异基因 用有功能的正常基因取代之 使致病基因得到永久地更正 传统上所谓基因治疗实际上就是指基因替代疗法 就像外科移植手术一样 基因治疗的策略 三 基因激活有些正常基因不能表达并发生了基因突变 而是由于被错误地甲基化或编码区组蛋白去乙酰化所致 也有的是编码区是正常的但调控区发生了突变 前者可以通过去甲基化或乙酰化使基因恢复活性 后者可以加入正常启动子来激活基因 但是实现定点去甲基化和乙酰化也非易事 原位修复调控序列也是很难的 基因治疗的策略 四 基因增补又称基因修饰 是指将目的基因导入病变细胞或其他细胞 目的基因的表达产物能修饰缺陷细胞的功能会使原有的某些功能得以加强 在这种治疗方法中 缺陷基因仍然存在于细胞内 目前基因治疗多采用这种方式 基因治疗的策略 五 基因干扰又称基因失活 有两种干扰方法 1 抑制有害的基因表达 导入肿瘤抑制基因 如rb或p53 以抑制癌基因的异常表达 2 封闭有害基因 用反义RNA或小分子干扰RNA来疯币癌基因 同样不能恢复癌基因的正常功能 但可用来抑制病原体的关键基因 基因治疗的策略 六 免疫调节将抗体 抗原或细胞因子的基因导入患者体内 改变患者的免疫状态 达到预防和治疗疾病的目的 如将白细胞介素 2导入肿瘤患者体内 提高患者IL 2的水平 激活体内免疫系统的抗肿瘤活性 达到防治肿瘤复发的目的 基因治疗的策略 七 药物敏感疗法应用药物敏感基因转染肿瘤细胞 以提高肿瘤细胞对药物的敏感性 如向肿瘤细胞导入单纯疱疹病毒胸苷激酶基因 然后给予患者无毒性的环氧鸟苷药物 肿瘤细胞被杀死 而对正常细胞无影响 基因治疗的策略 一些常见疾病的基因治疗策略 基因治疗的方式 1 直接体内疗法 invivo 是指将目的基因直接导入体内有关的组织器官 使其进入相应的细胞并进行表达 2 间接体内疗法 exvivo 是指在体外将目的基因导入靶细胞 经过筛选和增殖后将细胞回输给患者 使该基因在体内有效地表达相应产物 以达到治疗的目的 基因治疗的方式 直接体内疗法 invivo 利用反转录病毒载体时 要求靶细胞处于分裂期 但许多需进行基因治疗的组织多处于静止期 目前用温和病毒载体直接注入相应的组织 基因治疗的方式 间接体内疗法 exvivo 从患者体内取出带有缺陷基因的细胞 并培养 将带有目的基因的载体通过转染或感染转移到培养的靶细胞中 进行遗传修正 对遗传修正的细胞进行选择和培养 处理过的细胞用融合或移植的方法转入患者体内 CompanyLogo 基因治疗的方式 exvivo 将目的基因直接输入体内 invivo 将目的基因导入患者靶细胞 体外培养 将重组靶细胞回输体内 靶细胞 基因治疗的方式 基因治疗的关键步骤 1 目的基因的选择2 靶细胞的选择3 选择安全而有效的方法和载体系统 使外源基因顺利地导入靶细胞 并有效表达从而达到治疗目的 基因治疗的方式 目的基因的选择是根据不同的疾病 不同的治疗方式而定的 基因治疗的方式 靶细胞的选择需考虑 1 最好为组织特异性细胞2 细胞易获得 具有增殖优势 生命周期长3 离体细胞较易受外源基因转化4 细胞坚固 能耐受处理 回植到体内易成活 基因治疗的方式 常用的靶细胞有 造血细胞 上皮细胞 角质细胞 内皮细胞 皮肤成纤维细胞 肝细胞 血管内皮细胞 淋巴细胞 肿瘤细胞等 CompanyLogo 基因治疗的方式 目的基因的转移方式 1 直接注射法2 磷酸钙沉淀法3 显微注射法4 脂质体介导法5 受体介导的基因转移6 逆转录病毒载体介导的基因转移 直接注射法 将目的基因直接注射到体内的某些部位 如肌肉 邻近细胞摄人DNA并表达 这种方法非常简单 但效率低 CompanyLogo 磷酸钙沉淀法 将氯化钙 DNA和磷酸盐缓冲液混合 即有磷酸钙微沉淀形成 体外培养的细胞可将沉淀吞入细胞内 从而将目的基因导入细胞内 这种方法优点在于简单和通用性 但转化效率通常很低 CompanyLogo 显微注射法 在显微镜下 直接将DNA由细胞玻璃针注人细胞核内 可避免DNA的降解 但要求有熟练的操作技巧 脂质体介导法 将目的基因包裹到脂质体内 通过静脉注人体内 脂质体与细胞膜融合而使目的基因进人细胞内 脂质体介导的基因转移能在活体内应用 较为简单 转移效率较低 转移的目的基因不与染色体整合 只能短时间表达 受体介导的基因转移 将含有目的基因的重组质粒DNA共价连接到能与某种细胞受体结合的配体上 再将这种复合物注人体内 配体与细胞受体特异性结合 发生正常的人胞作用 目的基因从而进人细胞内 这种方式转人的目的基因也不与染色体整合 只能短时间表达 逆转录病毒载体介导的基因转移 带有外源性基因的重组病毒在感染细胞时 可将外源性基因序列导人细胞内 目前主要使用的病毒载体有逆转录病毒和腺病毒 逆转录病毒可将遗传物质整合到宿主细胞基因组内 因而很合适作基因治疗载体 将野生的逆转录病毒进行重组 除去编码病毒自身蛋白的序列 插人目的基因 基因治疗的问题 安全性问题1999年首例基因治疗失败事件只限于体细胞 提倡间接体内法 主要用于单基因遗传病治疗 疗效显著并经过动物实验验证等 社会伦理问题禁止用于生殖细胞防止不当应用 如体育上 目前 基因治疗领域存在的主要问题是有效性和安全性 事实上 自1995年以来 全世界基因治疗领域的科学家们在改善基因导入系统和载体方面作了大量的努力 新思路 新技术和新方法层出不穷 目前 在基因导入载体方面出现了两大主流 一是非病毒载体系统 二是病