遗传病治疗PPT课件

手术治疗,遗传病的治疗一般分为类：,手术矫正器官和组织移植,药物治疗,饮食疗法,补其所缺、去其所余,基因治疗,遗传病的治疗,禁其所忌,手术治疗:指当遗传病已发展到出现临床症状，尤其是器官组织已出现了损伤，应用外科手术的方法对病损器官进行切除、修补或替换，它可以有效地改善某些遗传病的症状，减轻患者的病痛。,（一） 手术治疗,对遗传病所产生的畸形进行手术矫正、修补、或切除，可收到较好效果。唇裂、两性畸形、先天性心脏病等可进行手术矫正遗传性球形红细胞增多症-脾切除家族性高胆固醇血症-回肠-空肠旁路手术 减少肠道的胆固醇吸收,1.手术矫正,2.器官和组织移植1）肾移植: 家族性多囊肾、遗传性肾炎 、先天性肾病综合症、淀粉样变性2）骨髓移植： 重型地中海贫血、免疫缺陷患者 Wiskott-Aldrich综合症 （威斯科特-奥尔德里奇综合征）,当恶性细胞进入血流后，癌症会在整个身体内传播。最新研究发现，如果改变这些恶性细胞的结构就能减缓甚至遏制这些细胞的传播。当恶性细胞进入血流后，癌症会在整个身体内传播。美国得克萨斯州农机大学最近研究发现，如果改变这些恶性细胞的结构就能减缓甚至遏制这些细胞的传播。这一研究是得克萨斯州农机大学、康涅狄格大学卫生中心和加州大学旧金山分校共同完成的，结果发表在分子细胞上。 癌症的传播是细胞骨架出现错误造成的。细胞骨架是由多份肌动蛋白所形成的网状结构。肌动蛋白形成的细胞骨架决定了细胞的形状以及与其它细胞或组织粘合的能力。细胞骨架会根据细胞的外部环境而不断改变形状。通过复杂的“信号转导”程序，细胞会根据外部情况而发生一些特殊行为。它们可以快速生长，也可以改变自身的功能，或者迁移到身体的其它部位。细胞对外部环境信号的反应有多种形式，最主要的是改变脂类物质磷酸肌醇和酪氨酸磷酸化。 “我们研究的远期目标是确立那些改变细胞骨架结构的信号是如何促进癌症发生发展和迁移的。”研究人员说。“我们的研究回答了一个重要问题，那就是由外部因素引发的信号转导机制是如何造成肌动蛋白细胞骨架发生改变的。” 通过分子遗传学、蛋白质组学和高分辨光学显微镜这些实验学方法的独特结合，研究人员发现了N-WASp的一种新的调节机制。N-WASp是重新调整肌动蛋白细胞骨架结构的一种重要蛋白。N-WASp是 WASp（威斯科特-奥尔德里奇综合征蛋白）的直系蛋白。该蛋白是以首次发现这种罕见遗传性疾病的医生名字命名的。该病的特点是：血小板减少、湿疹、复发性感染以及白血病或淋巴瘤发病率高。 “我们发现。改变酪氨酸磷酸化和磷酸肌醇代谢的干扰信号是调节N-WASp活性和改变肌动蛋白网状结构的关键。”研究人员说。实验证据表明，减少恶性肿瘤细胞里的Nck会明显消弱这些细胞在人工环境下的迁移能力。 “可以推测，控制细胞内的肌动蛋白重塑机制，特别是N-WASp信号中枢，就可以打开治疗恶性肿瘤的大门。”研究人员说。“我们目前正在研究与肿瘤形成和迁移有关的、引起细胞构架改变的信号通路的作用。”,3）胰腺移植： 胰岛素依赖性糖尿病 胰岛细胞移植 4）酶移植 (enzyme transplantation)。1-抗胰蛋白酶缺乏症-肝移植 肾移植-胱氨酸尿症 遗传性角膜萎缩症-角膜移植术,（二）药物及饮食疗法药物治疗原则：补其所缺，去其所余 分产前或出生前治疗、症状前治疗和现症患者治疗一、出生前治疗 经产前诊断后给孕妇服药，通过胎盘达到治疗目的 羊水中甲基丙二酸含量增高-甲基丙二酸尿症 -新生儿发育迟缓和酸中毒 在出生前、后给母体和患儿注射大量的维生素B12 维生素B2依赖型癫痫的胎儿-孕妇服维生素B2,二、症状前治疗 对于某些遗传病，采用症状前药物治疗也可以预防遗传病的病症发生而达到治疗效果。新生儿甲状腺功能低下-甲状腺素制剂终生服用 防止智能和体格发育障碍苯丙酮尿症 枫糖尿症同型胱氨酸尿症 半乳糖血症,三、现症病人治疗（一）激素替代疗法对于某些因X染色体畸变所引起的女性疾病，可以补充雌激素，使患者的第二性征得到发育，也可改善患者的体格发育。 先天性肾上腺皮质增生症患者，可用类固醇 激素治疗垂体性株儒患者给予生长激素糖尿病患者注射胰岛素,（二）补其所缺 有些遗传病是因为某些酶缺乏而不能形成机体所必需的代谢产物，如给予补充，即可使症状得到明显的改善，达到治疗目的，即称补缺。先天性无丙种球蛋白血症患者，给予丙种球 蛋白制剂，可使感染次数明显减少乳清酸尿症患者，因体内缺乏尿苷而引起贫血、体格和智能发育障碍， 给予尿苷治疗，症状即可得到缓解。,（三）去其所余 对于一些因酶促反应障碍，导致体内贮积过多的代谢产物，可使用各种理化方法将过多的产物排除或抑制其生成，使患者的症状得到明显的改善，称为去余。1.应用螯和剂 肝豆状核变性 青霉胺 铜离子 含铁血黄素沉积症 去铁胺B 铁蛋白2.促排泄剂 家族性高胆固醇血症 消胆胺3.代谢抑制剂 别嘌呤醇-黄嘌呤氧化酶,4.血浆置换或血浆过滤 家族性高胆固醇血症溶酶体贮积症遗传性溶血性贫血 肝素琼脂糖小球 氯化钙,5.平衡清除法（equilibrium depletion）,对于某些溶酶体贮积病，由于其沉积物可弥散入血，并保持血与组织之间的动态平衡。如果注入一定的酶于血液以清除底物，则平衡被打破，组织中沉积物可不断进入血而被清除，周而复始，可逐渐达到去除“毒物”的目的。,(四)酶疗法先天性代谢病通常是由于基因突变造成酶的缺失或活性降低，可用酶诱导和酶补充的方法进行治疗。1.酶诱导治疗 新生儿非溶血性高胆红素型 (Gilbert综合征) RD 患者肝细胞内缺乏葡萄糖醛酸尿苷转移酶 胆红素在血中滞留而导致黄疸、消化不良等症状 苯巴比妥能诱导肝细胞光面内质网合成该酶 雄激素能诱导1-抗胰蛋白酶的合成 用于1-抗胰蛋白酶缺乏症的治疗,2.酶补充疗法 向患者体内输入纯化酶制剂是酶补充疗法的重要途径。 脑苷脂病 (Gaucher病)患者注射-葡萄糖苷酶制 剂，可使患者肝和血液中的脑苷脂含量降低，使症 状缓解 严重的1-抗胰蛋白酶缺乏症患者每周用4g强化 的1-抗胰蛋白静脉注射，连用4周后便可获得满 意的效果。,(五)维生素疗法 有些遗传代谢病是酶反应辅助因子维生素合成不足，或者是缺乏的酶与维生素辅助子的亲和力降低，因此通过给予相应的维生素可以纠正代谢异常。叶酸可以治疗先天性叶酸吸收不良和同型胱氨酸尿症 生物素可以用于治疗混合型羧化酶缺乏症和丙酸血症 应用维生素c治疗因线粒体基因突变引起的心肌病,饮食疗法 对因酶缺乏而造成的底物或中间产物堆积的患者，制定特殊的食谱或配以药物，以控制底物或中间产物的摄入，降低代谢产物的堆积。 饮食疗法治疗遗传病的原则是禁其所忌 一、产前治疗 有些遗传病可以在其母亲怀孕期间就进行饮食治疗，使患儿症状得到改善。对患有半乳糖血症风险的胎儿，在孕妇的饮食中限制乳糖和半乳糖的摄人量而代以其他的水解蛋白(如大豆水解蛋白)，胎儿出生后再禁用人乳和牛乳喂养,现症患者治疗 1953年 Bickle等首次用低苯丙氨酸饮食法治疗苯丙酮尿症患儿，治疗后患儿体内苯丙氨酸明显减少，症状得到缓解。 减少患者对所忌物质的吸收 亦可减轻症状的出现苯丙酮尿症患儿常规进食后，让其服用苯丙氨酸氨基水解酶的胶囊，这种酶在肠内释放后，可将食物消化后形成的苯丙氨酸转化成苯丙烯酸清除家族性高胆固醇血症患者服用糠麸，也可减少肠道对胆固醇的吸收，延缓和减轻动脉粥样硬化等症状的形成。,二、 基因治疗,基因治疗（Gene therapy）： （指应用DNA重组技术设法 修复患者细胞内有缺陷的基因，使细胞恢复正常功能而达到治疗遗传病的目的。）外源基因的安全导入和高效正确的表达是基因治疗的两大关键。,（一）基因治疗的原理与策略1.原理 2.策略：直接基因治疗和间接基因治疗1、直接基因治疗：即基因修正，纠正突变基因 定点导入外源正常基因基因，以达到治疗目的。为较理想的基因治疗策略，由于存在某些问题，目前正在努力之中。（未实现）,以正常的基因替代致病基因。 导入外源正常基因，代替有缺陷的基因。而 对靶细胞而言，没有去除或修复有缺陷的基因。 用DNA重组技术设法修复患者细胞中有缺陷的基因，使细胞恢复正常功能而达到治疗遗传病的目的。,间接疗法：即基因添加,基因治疗,基因治疗是一种用正常或野生型基因导入靶细胞，校正或置换致病基因的治疗方法。,基因治疗的策略,1.基因修复 2.基因代替 3.基因抑制和（或）基因失活4.基因增强 5.重新开放已关闭的基因,基因治疗途径:,就基因转移的受体细胞不同， 基因治疗有两种途径： a. 生殖细胞基因治疗 b. 体细胞基因治疗,生殖细胞基因治疗,将正常基因转移到患者生殖细胞（精细胞，卵细胞，早期胚胎）使其发育成正常个体。为理想的治疗方法，从根本上治疗遗传病，使其有害基因不能在人群中散播。,但还存在某些问题：,1）靶细胞的遗传修饰至今尚无实质性进展；2）基因转移效率不高，只能用显微注射方法；3）只适用于排卵周期短而次数多的动物，很难适用于人类。 （但目前辅助生殖技术的发展较为有效的解决了获取卵细胞的办法。一次可获取少者3-5个，多者十几个。）,体细胞基因治疗,将正常基因转移到体细胞，使之表达基因产物，以达到治疗的目的。但有害基因能遗传给后代。,措 施：,（1）正常基因转移至体外培养的体细胞，有效表达后，再回输到体内。（2）正常基因导入靶细胞，定位整合到染色体上，准确的替换异常基因，是理想的措施。（3）随机整合，非特定座位，只要有效的表达即可达到治疗的目的。（4）体细胞基因治疗理论上不必矫正所有的体细胞。,存在的问题,对特定座位基因转移，目前还存在较大困难；随机插入可能引起后代的基因突变。,开展基因治疗必须具备条件,疾病的发病机制及相应基因的结构功能清楚,纠正疾病的基因已被克隆，而且该基因表达与调控的机制与条件清楚导入基因具有适宜的受体细胞，并能有效表达具有安全有效的转运载体的方法,（二）基因治疗的方法与临床应用,1.基因治疗的方法：（1）基因转移的方法： 直接活体转移(in vivo) 在体转移 (ex vivo),（一）目的基因的转移,通过不同方法，将目的基因转移至受体细胞。,（1）显微注射法（microinjection ）,利用显微操作把目的基因直接注入靶细胞或细胞核,1、物理方法,转基因动物的制备,重组基因 DNA 微注射 （体外）,动物模型：转基因鼠(每个鼠细胞中都含有外源基因，按孟德尔方式遗传),仔 鼠,假妊娠,小鼠受精卵,回植,clone sheep Dolly体细胞 提取 核 重组细胞 回植 Dolly卵细胞 去核 细胞,将细胞置于高压脉冲电场中，通过电压使细胞产生可逆性的穿孔。周围基质中的DNA可渗进细胞，进而表达。 瞬间 细胞 细胞膜核膜通透性增加 高压脉冲 DNA渗入细胞,（2）电穿孔法（electroporotion）,（3）微粒子轰击法,利用亚微粒的钨和金能吸附DNA，并将其包裹起来形成微粒，通过物理途径获得高速度，微粒瞬间既可进入靶细胞，达到转移目的基因的目的，而不损伤靶细胞。 该方法可使目的基因在皮肤、肝、胰、胃及乳腺等细胞中表达。,2、化学法,磷酸钙沉淀法： 目的基因与磷酸钙等物质混合，形成沉淀的DNA微细颗粒，易通过细胞膜进入细胞内，并整合到受体细胞基因组中，在适当条件下得以表达。,磷酸钙+DNA 混合微细颗粒 沉淀反应2030min 细胞在沉淀物中暴露 524h 方法简单，但转化效率低。,DNA,脂膜,应用人工制备的类似细胞膜的膜性结构脂质体，包装外源基因，再与靶细胞融合，外源DNA导入靶细胞，使其表达。,DNA,细胞,PEG,细胞融合,转化,仙台病毒,3.膜融合法 脂质体法（liposome）,4.受体载体转移法,将含有目的基因的重组质粒和某些细胞表面受体能识别的特异性多肽（配体）形成复合物，通过细胞内吞途径达到转移基因的目的。,重组质粒,配体,细胞膜,复合物,5.同源重组法,同源重组（homologus recombination）:外源基因和染色体上的基因在同源序列间发生重组而插入染色体。是将外源基因定位导入细胞的染色体上。,通过同源重组定点插入珠蛋白基因,C,重组后，插入外源基因片段带有neo基因（新霉素抗性基因），重组后的细胞在含有neo 的培养基中生长，没有插入新基因的细胞死亡，将有重组的细胞筛选出来。,6.病毒介导基因内转移 （Viral mediated transfer）,是通过病毒为载体（vector），将外源基因通过重组技术与病毒重组，然后去感染受体细胞,感染细胞,重组病毒,常用的病毒载体,1) 逆转录病毒（retrovirus） 目前应用最多、最成功. 病毒感染细胞后，其基因组RNA 经逆转录产生双链DNA拷贝，插入宿主染色体形成前病毒（provirus），前病毒转录产生的正链既是病毒RNA，再与前病毒编码的外壳蛋白包装成新的病毒颗粒。,逆转录病毒(RNA),DNA病毒,逆转录病毒载体优点：,高效感染宿主细胞，转染率可达100%病毒基因和所载的外源基因都可能表达宿主范围广，可同时感染大量细胞并长期存留,缺 点,病毒基因容量有限，一般只能插入7kb左右片段； 病毒随机插入靶细胞基因组中，因病毒具有强大的启动子和增强子，能使插入点附近的基因过度表达或失活，插入的 外源基因可能不适当的表达； 逆转录病毒有致癌作用，可能使受体细胞癌变。,逆转录病毒载体（M0-MLV)结构：,Gag 病毒核心抗原基因Pol 逆转录酶基因Env 外壳蛋白基因,应用原理,包装细胞是一种复制缺陷型病毒，可以包装目的基因的RNA成为重组病毒粒子，感染受体细胞后，将核酸整合到靶细胞染色体中。,（二）靶细胞的选择,靶细胞是指接受外源Gene的体细胞 选择靶细胞的原则是： 1）必须较坚固，便于体外培养和进行遗传技术操作； 2）易于由人体分离又便于输回体内 3）具有增殖优势，生命周期长（能存活几月至几年，或整个生命周期） 4）易于受外源遗传物质转化。,常见的靶细胞,外周血T淋巴细胞上皮细胞血管内皮细胞皮肤成纤维细胞造血干细胞地中海贫血、严重复合免疫缺陷病等基因治疗肝C家族性高胆固醇血症、低密度脂蛋白病的基因治疗肌细胞,三.基因治疗的方法,反义技术：是指利用人工合成的反义RNA或DNA导入靶细胞，阻断Gene的转录或复制，控制细胞的中间阶段使编码蛋白的Gene不能转录为mRNA 或阻断翻译相应蛋白.,（一） 反义寡核苷酸技术,反义基因治疗,（二）“自杀”基因疗法,原理：即用（逆转录）病毒载体将编码某种酶的基因（自杀基因）转染到肿瘤细胞中，此酶可将一种无害的药物前体转变为细胞毒复合物，进而杀伤肿瘤细胞（肿瘤细胞不能复制而死亡）。这种基因载体只能在特定的组织或肿瘤中表达，而正常细胞中不表达。,如：自杀基因 + 病毒载体,药物前体 无毒Gene酶 药物复合物 有毒,细胞死亡,重组载体,转染,（三）多抗药基因疗法,目的：解决化疗药物对骨髓的抑制,原理：利用基因重组技术将已被克隆的多抗药性（MDR）基因导入骨髓干细胞，进而使由此类干细胞所衍生的白细胞对化疗药物的耐受增强，从而通过加大化疗药物剂量或延长化疗药物使用时间达到治疗肿瘤目的的治疗方法。,（四）抑癌基因疗法,原理：将正常的野生型抑癌基因导入肿瘤细胞以代替和补偿有缺陷的抑癌基因，从而抑制肿瘤的生长或逆转其表型。,如p53基因，其机制如图：,野生型p53基因,编码,p53蛋白,控制,p21蛋白,抑制,CDK2+cyclinA、E,G1,S,诱导凋亡,四.基因治疗的临床应用,（一） ADA缺乏症致死性疾病 AR 人类Gene治疗成功例子腺苷脱氨酶（ADA）缺乏 次黄苷酸 增多 甲基化能力改变 T细胞受损常规：骨髓移植和牛的ADA混合治疗,CD3单抗,（二）乙型血友病,XR ，患者凝血因子缺乏，因子基因定位在Xq26.3q27.2。临床表现，易出血，凝血时间长