第九章 疾病与人类健康-HIV,HBV

1、 项目项目甲型肝炎甲型肝炎乙型肝炎乙型肝炎丙型肝炎丙型肝炎丁型肝炎丁型肝炎戌型肝炎戌型肝炎 病毒病毒HAVHAVHBVHBVHCVHCVHDVHDVHEVHEV 病毒分类病毒分类 微小核糖微小核糖 核酸病毒核酸病毒 嗜肝脱氧核嗜肝脱氧核 糖核酸病毒糖核酸病毒 黄病毒黄病毒 缺陷病毒缺陷病毒杯状病毒杯状病毒 基因组基因组 ss RNAss RNA （+ +） 7.8kb 7.8kb dsDNAdsDNA 3,2kb3,2kb ssRNA(+)ssRNA(+) 10.5kb10.5kb ssRNA(-)ssRNA(-) 1.7kb1.7kb ssRNA(+)ssRNA(+) 3.5kb3.5kb

2、传播途径传播途径 肠道传播肠道传播 肠道外肠道外 及性传播及性传播 多数肠道多数肠道 外传播外传播 多数和肠多数和肠 道外传播道外传播 肠道传播肠道传播 潜伏期潜伏期/ / 范围（天）范围（天） 25/1525/15 4545 75/4075/40120120 50/1550/15 9090 50/2550/25 7575 40/2040/20 3030 慢性化慢性化无无3 310%10%404070%70%2 270%70%无无 暴发性肝炎暴发性肝炎0.2%0.2%0.2%0.2%0.2%0.2%2 220%20%0.20.210%10% 五型病毒性肝炎比较五型病毒性肝炎比较 1Maddre

3、y, J Med Virol 2000; 61: 362 正噬肝病毒属：乙肝病毒 禽噬肝病毒属 噬肝病毒科噬肝病毒科 “空心汤团空心汤团” 均为过剩的病毒外均为过剩的病毒外 壳壳 仅含仅含HBsAg i.无感染性无感染性 HBV感染后出现于血液 由HBsAg（病毒的囊膜）组成 颗粒中未检出DNA多聚酶活性 不是HBV，是HBV感染肝细胞时 过剩囊膜游离于血循环中的 “空心汤团空心汤团”。 HBVHBV病毒粒子结构病毒粒子结构 大球形（大球形（Dane）颗）颗 粒（粒（直径直径42 nm ） 小球形颗粒小球形颗粒 （直径（直径22 nm） 数量最多数量最多 管形颗粒管形颗粒 （2240400 n

4、m） 9.3.2 HBVHBV基因组及其所编码的主要蛋白基因组及其所编码的主要蛋白 环状部分双链结构：两链长短不一 短链和长链的5端通过240bp配对 维持环状结构 长链(L)完整、恒定3.2Kb ，负链 短链(S)为正链，长度可变，约为 长链长度的5080%（100%） S链可按5-3增生 S链3端的位置是可变的 5末端蛋白和具有帽子结构的小 RNA与病毒的复制有关 两条链互补区两侧各有一个11个碱 基的直接重复序列，称DR1和DR2。 HBV HBV基因组基因组 长链 0.8kb：X蛋白 2.4kb：S蛋白 2.1kb：前S蛋白 3.5kb前基因组RNA 3.

5、4kb：核心蛋白 短链短链 共同末端，产 量高于后两者 A A A A A A A A A A A A 2.1kb RNA 2.4kb RNA 3.4kb RNA 0.8kb RNA Pre-S1Pre-S2 ORF-S ORF-P ORF-X ORF-C DR1 5 5 +strand -strand Pre-C DR2 Hepatitis B Virus RNAs Precore Core X RNase H 5 RNA Primer DR2 DR1 (+) () protein acer Poly EcoR1 S1 S2 S Terminal pre pre merase Sp Poly

6、merase HBV3 HBV基因转录的调控基因转录的调控 2 2、增强子、增强子 3 3、反式作用因子、反式作用因子 pre-S1 pre-S1蛋白蛋白 pre-S2 pre-S2蛋白蛋白 S HBsAg pre-C HBeAg C HBcAg P DNAP X HBxAg HBV HBV的编码区及产物的编码区及产物 分为S基因和前S基因二部分 S基因编码主要表面蛋 白（表面抗原主要成分， 疫苗） 前S基因编码Pre S1和 Pre S2蛋白 中蛋白：PreS2蛋白-S 蛋白 I. 大蛋白：PreS1、PreS2 蛋白-S蛋白 1.S1.S编码区

7、编码区 2.P编码区 mRN A 3.C3.C编码区编码区 包括前C基因和C基因，编码HBeAg和HBcAg HBeAg是是HBcAg的降解产物？的降解产物？ HBV CHBV C基因基因 前前C区区 C 区区 前前C 蛋白蛋白 HBeAg C 蛋白蛋白 HBcAg 转转 录录 分泌到细胞外分泌到细胞外 前前C区区C 区区 C 区区 翻译、加翻译、加 工工 存在于血清中存在于血清中 4. X4. X编码区编码区 3.4,2.4,2.1 蛋白质 3.5kb RNA为前基因组RNA 被包装到核心颗粒中 反 转录。 自DR1开始合成负链DNA，反转录酶 RnaseH将模板降解（前基因组RNA) 从5

8、DR1处 为引物，DNase聚合酶，跳至DR2处，合成正链DNA 环化 9.3.3 HBV的复制 dsDNA,dsDNA,不是不是通过半保留复制方式复通过半保留复制方式复 制制 Decompensated cirrhosis 121 62 血凝素（HA蛋白） 神经氨酸酶（N蛋白） 8各负链RNA 基质蛋白层 WHO网站公布网站公布 全国SARS病人年龄分布 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0-5-10- 15-20-25-30-35-40- 45-50-55-60-65-70- 75-80-85- 年龄 病例数 全国SARS年龄别发病率 0

9、.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0-5-10- 15- 20- 25- 30- 35- 40- 45- 50- 55- 60- 65- 70- 75- 80- 85- 年龄 发病率1/10万 0.260.89 1.692.1 5.93 8.05 57.57 0 10 20 30 40 50 60 70 农民学生商业人员家务待业干部职员离退人员医务人员 职业 发病率 （1/100万） 非典型肺炎病例的职业别发病率（非典型肺炎病例的职业别发病率（1/1001/100万）万） Science 每例病人平均能传染的人

10、数 基因组RNA 复制 从多个位点转录 5-7个 亚基因组的mRNA 多聚 蛋白 切割成功能蛋白 子代基因组RNA与N蛋白结合形成核衣壳 M蛋白+囊膜组装出芽 M、S、E嵌入 子代病毒粒子 膜融合释放到胞外 以呼吸道为入侵门户，引起呼吸道局部 病变或伴有全身症状的病毒即为呼吸道病毒。 分 类： 正粘病毒科：流感病毒 副粘病毒科：副流感病毒、麻疹病毒、腮 腺炎病毒、呼吸道合胞病毒； 其 他：腺病毒、鼻病毒、风疹病毒、 冠状病毒、呼肠病毒。 将正常有功能的基因替代或修正缺陷基因 从而达到治疗疾病的目的。 现在通常认为，将遗传物质转移到体内 的治疗 方法均可称为基因治疗。 The Food and

11、Drug Administration (FDA) has not yet approved any human gene therapy product for sale. Disease Defect Target cell Se vere combined Adenosine deaminase 4 Bone marrow cells or immunodeficiency T-lymphocytes Hemophilia血友病血友病 Factor VIII, Factor IX deficiency Liver, muscle, f ibrob. Cystic fibrosis Los

12、s of CFTR geneAirspaces in the lung Hemoglobulinpathies or globulin geneBone-marrow cells 1-antitrypsin deficiency 1-antitrypsinLung or liver cells Cancer Many causesMany cell types Neurological diseases Parkinsons, Alzheimers Direct injection into the brain CardiovascularZ心血管病心血管病 Restenosis, arter

13、iosclerosisVascular endothelium Infectious diseases AIDS, hepatitis B T cells, macrophages, Liver cirrhosisFibrogenesis Hepatocyte growth factor Autoimmune diseaseLupus, diabetes MHC, 2-microglobulin In humans Cancer 69% Gene transplantation (to patient with gene deletion) Gene correction (To revert

14、 specific mutation in the gene of interest) Gene augmentation (to enhance expression of gene of interest) Targeted killing of specific cells by introducing killer gene Gene ablation targeted inhibition of gene expression In vivo Ex vivo :8237/M288/SChow_4_10/sld005.htm IN VIV

15、O EX VIVO 基本途径是： 个体供者组织或细胞移植物 组织培养 治疗基因或标记基因培养细胞 选择或富集转基因细胞 I.转染细胞实验动物或受试病人的靶器官 1. 离体法（离体法（ex vivo）基因转移的治疗途径）基因转移的治疗途径 基本途径是： 含治疗基因表达载体直接注射/与介质结合后直接注 射或用基因枪导入体内 包装细胞系中包装好的复制缺陷型病毒颗粒 优点：简便省时省力，能很快观察到外源基因的表达 及作用 缺点：DNA在体内不易进入细胞，易被降解，以病毒 颗粒的形式导入人体则易引起免疫反应和被补体灭活。 2. 直接体内法（直接体内法（in vivo）基因转移的途径）基因转移的途径 8.

16、4.2.1 病毒载体的产生病毒载体的产生 病毒载体的产生病毒载体的产生 病毒载体在基因治疗中的应用病毒载体在基因治疗中的应用 反转录病毒反转录病毒(Retrovirus, RV)载体 优点：基因转移的 效率高，细胞宿主 范围较广泛，DNA 整合效率高于其它 病毒载体等。 缺点：只感染分裂 状态的细胞，载体 容量小（8kb）， 目的基因在未分化 的细胞中常丢失， 随机整合潜在致癌 的危险。 重组反转录病毒 载体在转染反转 录病毒包装细胞 后可获得重组病 毒颗粒 优点：优点： 安全，不整合到染色安全，不整合到染色 体上体上 不需要宿主细胞的分不需要宿主细胞的分 裂增

17、殖就能进入细胞裂增殖就能进入细胞 缺点：缺点： 免疫原性较强免疫原性较强 不能整合到宿主细胞不能整合到宿主细胞 基因组使得外源基因基因组使得外源基因 表达持续时间有限表达持续时间有限 I.插入外源插入外源DNA的能力的能力 也有限（也有限（7kb）。）。 腺病毒腺病毒(AV)载体载体 缺乏缺乏AV时时AAV潜伏的感染，当用潜伏的感染，当用 AAV和和AV共感染时，导致裂共感染时，导致裂 解感染，产生解感染，产生AAV粒子。粒子。 优点：优点： AAV潜伏感染可转导潜伏感染可转导DNA到到 各种细胞型（无论分裂的和各种细胞型（无论分裂的和 未分裂的细胞）未分裂的细胞） 基因组高度特异性地整合到基

18、因组高度特异性地整合到 人基因组中（人人基因组中（人19号染色体号染色体 上单一的整合位点）上单一的整合位点） 缺点：缺点：插入外源插入外源DNA的能力有限的能力有限 （ 4.7 kb） 腺病毒相关病毒（腺病毒相关病毒（ AAV）载体）载体 腺病毒相关病毒载体系统腺病毒相关病毒载体系统 优点：优点： 嗜神经组织嗜神经组织 能 插 入 较 长 外 源 基 因能 插 入 较 长 外 源 基 因 （20kb或略长些或略长些 缺点：缺点： 较大的基因组使得遗传操较大的基因组使得遗传操 作较难进行作较难进行 不整合到宿主细胞基因组，不整合到宿主细胞基因组， 表达持续的时间受限表达持续的时间受限 I.包含

19、大量功能基因，安全包含大量功能基因，安全 水平尚待进一步观察水平尚待进一步观察 疱疹病毒（疱疹病毒（HSV）载体）载体 优点：优点： 安全，痘病毒在人类历史上已经广泛应用安全，痘病毒在人类历史上已经广泛应用 外源基因的容量可达外源基因的容量可达30 kb30 kb 适用广泛的细胞型（可感染非分裂的细胞）适用广泛的细胞型（可感染非分裂的细胞） 缺点：缺点： 不整合入细胞基因组，故外源基因表达的时间不不整合入细胞基因组，故外源基因表达的时间不 能持久能持久 载体过大，受免疫系统的影响也较大。载体过大，受免疫系统的影响也较大。 痘病毒（痘病毒（Poxvirus, PV）载体）载体 基因治疗：治疗基因 导入机体纠正或补偿相纠正或补偿相 应应基因功能基因功能 1.靶向性基因导入系统 基因治疗的关键问题是将治疗基因送入 特定得靶细胞，并在该细胞中得到高效表达； 2.外源基因表达的可控性 导入基因后无调控表达将会产生严重后 果。最理想的可控性是模拟人体内基因本身 的调控形式； 3.治疗基因过少治疗基因过少 导入基因的 表达诱导框 架图 Invented for DNA transfer to plant cells Fully applicabl