科学·技术·社会　基因治疗

基因治疗,Genetherapy,连一连：按变异类型，下列遗传病分别属于？,镰刀型贫血症,血友病,苯丙酮尿症,21三体综合症,软骨发育不全,抗维D佝偻病,原发性高血压,常染色体显性遗传病,常染色体隐性遗传病,伴X显性遗传病,伴X隐性遗传病,多基因遗传病,染色体异常遗传病,资料分析：根据材料中相关遗传病的发病机理，回答相关问题并推测可行的治疗方案。,材料1：苯丙酮尿症的原因是由于患者的体细胞中缺少一种酶，致使体内的苯丙氨酸不能沿正常途径转变成酪氨酸，而只能转变成苯丙酮酸。苯丙酮酸在体内积累过多就会对婴儿的神经系统造成不同程度的损害。,资料分析：根据材料中相关遗传病的发病机理，回答相关问题并推测可行的治疗方案。,材料2：镰刀型细胞贫血症是因为患者的血红蛋白编码序列发生了碱基对的替换，引起血红蛋白分子的多肽链结构改变，使患者的红细胞形态异常，呈弯曲的镰刀状，这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。,正常的红细胞,镰刀型红细胞,1.苯丙酮尿症是哪个酶功能异常造成的？,酶B,吃不含苯丙氨酸的食物，或清除体内积累的苯丙氨酸。无法根治，长期食用特制食物会造成营养不良等。,2.常规治疗苯丙酮尿症的手段有哪些？存在什么不足和缺陷？,资料分析：根据材料中相关遗传病的发病机理，回答相关问题并推测可行的治疗方案。,3.以变异类型进行分析，如何从根本上对苯丙酮尿症和镰刀型贫血症进行治疗？,基因治疗,4.以基因控制性状的方式进行分析，苯丙酮尿症和镰刀型贫血症，哪种的治疗难度更大一些？为什么?,前者为基因通过控制酶的合成间接影响生物性状，因酶具有高效性，所以只需对部分细胞进行基因修复。后者则是基因通过控制结构蛋白的合成直接影响生物性状，需要对造血干细胞进行基因修复才能治愈。,基因治疗的概念,狭义的基因治疗是指通过转基因技术将外源正常基因插入病人的受体细胞中，用外源基因制造的产物来纠正、补偿因基因缺陷和异常引起的疾病的治疗方式。广义的基因治疗包括在基因水平上进行操作而达到治疗疾病的所有疗法。,基因治疗的发展历程,60年代Lederberg设想通过改造基因来治疗遗传病。1989年美国Rosenberg经美国食品与药品管理局批准主持肿瘤患者标志基因转移临床试验。1990年,美国Culver/Blease主持世界首例ADA缺乏症基因治疗临床试验。2003年深圳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”，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。,基因治疗的案列介绍,人体内一些自然突变都伴随有T细胞发育受阻的特征，同时也直接或间接地伴随着B细胞免疫功能下降，而且临床结果发现机体易受致病微生物的侵染，因此它们被统称为重症联合性免疫缺陷综合症(SCIDs)。腺苷脱氨酶(ADA)基因缺陷症被认为是SCID疾病的一种。腺苷脱氨酶是一种与机体细胞免疫活性有重要关系的核酸代谢酶，能催化腺嘌呤核苷转变为次黄嘌呤核苷。,基因治疗的案列介绍,在20世纪八十年代末期，美国国家卫生研究院的安德森、布利兹与罗森伯格等人共同提出了基因治疗的临床试验申请，治疗一种罕见的遗传疾病严重复合性免疫缺陷症。,基因治疗的案列介绍,这种方法引起了极大的争议，因为反转录病毒会将基因随机地嵌入细胞内的基因体中，反对者认为此法可能会将基因嵌入重要的基因部位而引发其它疾病，如癌症。但赞成者认为若病人已无其它方法治疗且可能因此死亡，何须担忧癌症等的副作用而阻碍此种革命性的疗法进行。最后安德森等人赢得这场论战而于1990年开始历史上的第一个基因治疗实验。,基因治疗的案列介绍,世界上第一例基因治疗方案应用于患腺苷脱氨酶（ADA）缺乏症的4岁女孩AhsantiDeSilva。对其单核细胞在体外进行培养增殖，并用携带ADA基因的逆转录病毒转染，数日后将细胞输回体内。在10个半月中，患者连续注入10亿个遗传修饰的T淋巴细胞，1年后ADA水平从1%上升到20%，淋巴细胞数量正常。,基因治疗的案列介绍,这次治疗也由此成为世界基因疗法历史上标志性的事件，并由此拉开了基因疗法研究和开发的序幕，基因疗法也从此点燃了人类战胜疾病的新希望。,基因治疗的步骤,基因诊断：对基因缺陷的原因进行分析，主要包括碱基替换、缺失、插入、重排等基因突变类型。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。,基因治疗的步骤,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。,基因治疗的步骤,基因治疗的方式,1.直接体内疗法：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。,基因治疗的方式,2.间接体内疗法：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。,镰刀型贫血症血友病21三体综合症苯丙酮尿症软骨发育不全原发性高血压抗维D佝偻病,找一找：下列遗传病中，哪些可以通过基因治疗达到治愈的目的，哪些不行？并说明理由。,小组讨论：显性遗传病和隐性遗传病的基因治疗策略会存在哪些不同？,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。原位修复的方法是进行基因治疗最理想的途径。,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）基因激活部分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。,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来封闭癌基因，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。,基因治疗的不足与展望,基因治疗的不足与展望,一、基因导入系统缺乏靶向性，效率也较低。如以腺病毒为载体的p53基因转移治疗恶性肿瘤的方案中，只能直接将腺病毒注射到肿瘤局部。若静脉注射，病毒颗粒将很快被清除，真正能够到达肿瘤组织的很少，难以达到治疗效果，且增加了副作用。,基因治疗的不足与展望,二、目前针对遗传性疾病的基因治疗方案大多采用逆转录病毒载体，其插入或整合到染色体的位置是随机的，有引起插入突变及细胞恶性转化的潜在危险。例如，如果插入到了一个癌基因附近，就可能引起癌症。而理想的基因治疗方案应该是在原位补充、置换或修复致病基因，或者将治疗基因插入到宿主细胞染色体上不致病的安全位置。,基因治疗的不足与展望,三、理想的基因治疗应能根据病变的性质和严重程度不同，调控治疗基因在适当的组织器官内和以适当的水平或方式表达。但目前还达不到这一目标，其主要原因是：现有的基因导入载体容量有限，不能包容全基因或完整的调控顺序，同时人们对导入的基因在体内的转录调控机理的认识有限。,基因治疗的不足与展望,四、基因输入人体引发免疫反应，以及可能与其他原有基因或细胞相互作用仍是需要关注的问题。另外大多需要终生治疗，输血过程中存在感染AIDS或发生其它感染的风险，反复