第八章 基因治疗与反义药物

第八章基因治疗与反义药物

第一节基因治疗概论

一、基因治疗的概念凡是将新的遗传物质转移得到某一个体的细胞内，使功能正常的但表达量很低的基因、机体本身不存在的外源基因得到正常表达，或者降低、抑制机体基因的表达，从而达到治疗的目的，这种治疗方法就称为基因治疗基因治疗的对象是人体，因此基因治疗要求确保有效和安全，其难度远远高于在表达系统中表达的基因工程技术近些年来，基因治疗取得了重大进展，研究内容也已经从单基因的遗传病扩大到多基因的肿瘤、艾滋病、心血管和神经系统等方面疾病二、基因治疗的方法1.基因增补基因增补就是将正常的基因导入病变细胞或其他细胞，以补偿缺陷基因的功能或调整细胞的某些功能基因增补是目前最常用的基因治疗方式2.基因替换用同源重组或者基因打靶技术，用正常基因替换整个致病基因，使致病基因得到永久更正这种以正常基因替换致病基因的方法是最为理想的基因治疗，但是目前技术手段，体内重组的频率还太低，只有百万分之一左右3.基因修复是指将致病基因的突变碱基在原位进行纠正，而正常的部分予以保留这种方法是最理想的基因治疗方法，但是目前还没有成功的报道，只是一种理论上的理想的方式4.基因修饰基因修饰是指将目的基因导入病变细胞或者其他细胞，目的基因的表达产物特异性的修饰突变缺陷细胞的功能或者使原有的功能得到加强，但致病基因本身并没有改变与基因替换和基因修复相比，这种方法比较容易实现，也是基因治疗最常用的方法之一5.基因失活利用反义技术将反义寡聚核苷酸或反义RNA导入细胞，特异性地封闭某些基因的表达，以达到抑制有害靶基因的表达作用，也就是人们通常意义上所说的反义疗法引入的反义物质，可以通过和基因组DNA结合，降低或阻止转录的发生，也可以通过和mRNA的结合，阻止或降低蛋白质的翻译，还可以通过核酶降解mRNA许多肿瘤的发生都涉及多重癌基因及相关基因的激活并过度表达，抑制这些基因的表达导致肿瘤细胞发生逆转6.免疫基因的治疗将抗体、抗原、细胞因子的基因导入患者的体内，改变免疫状态，以达到预防和治疗疾病的目的将抗原基因导入机体内，可以理解为是一种DNA疫苗，特别是治疗性的核酸疫苗7.自杀基因治疗这是一种肿瘤的治疗方法，是指向肿瘤细胞中导入一种基因，基因产物为一种酶，它可以将无细胞毒性的药物前体转化为毒性代谢产物，将肿瘤细胞杀死，又称为活化前体药物基因治疗，这种基因也就被称为“自杀基因”8.耐药基因治疗耐药基因的治疗是指为了提高机体耐受肿瘤化疗药物的能力，将产生抗毒性的基因导入人体细胞如向骨髓干细胞中导入多药抗性基因mdr-1，使机体耐受更大剂量的化疗三、基因治疗的途径exvivoinvivo1.exvivo是指将含外源基因的载体外导入到人体自身或异体细胞（异种细胞），经体外细胞扩增后，输回人体这种方法简单，溶液操作，而且外源物质能被稀释并清除。但是载体系统不易形成规模，而且需要专门的临床基地2.invivo将外源基因装配与特定的真核表达载体，直接导入体内载体可以是病毒型的或者非病毒型的，甚至可以是裸露的DNA这种方式比较容易大规模生产。但是必须保证载体的安全性，而且进入人体后，能导入靶细胞并稳定表达达到治疗目的第二节基因治疗的原则和问题

一、基因治疗的原则基因治疗的步骤分离出具有特定功能的特异性基因获得足够量该基因的载体或细胞建立有效的途径将外源基因导入机体内进入宿主细胞的外源基因必须产生足够量的产物，维持适当的时间，且不产生有害的副作用1.选择目的基因的原则待研究基因的异常是发生疾病的根源该基因遗传的分子机制已经研究清楚基因已经被克隆，且表达机制研究得较为清楚转移的基因最好能够完整、稳定地整合到受体细胞的基因组上，并且适量表达功能蛋白有合适的启动子控制、完整的信号肽等2.受体细胞选择的原则最好选择组织特异性细胞，以便使外源基因只在该特异性组织细胞中表达，而在其他组织中不表达或表达水平很低细胞易于从体内取出，有增值趋势，且生命周期较长离体的细胞能接受外源基因的转染细胞经过体外操作能够存活下来，并能安全输送回体内3.载体的选择作为一种基因载体，易于导入到受体细胞调控基因复制、表达等元件，在宿主细胞中能适量表二、基因治疗中的问题安全性高效的靶向性基因导入外源基因表达的可控性治疗基因过少第三节

基因治疗的病毒载体

用于基因治疗的病毒载体系统应该具备条件

携带外源基因并能包装成病毒颗粒介导外源基因的转移和表达对机体不致病

一、逆转录病毒载体

转录病毒是一类正链RNA病毒，可以逆转录成DNA，以前病毒形式存在，前病毒还可以整合到基因组上，和宿主细胞长期共存二、腺病毒载体

腺病毒是双链DNA病毒腺病毒通过大量复制DNA和蛋白质，并包装成病毒颗粒，严重地阻碍宿主细胞的DNA和蛋白质的合成，使细胞营养枯竭而死亡腺病毒主要感染上皮细胞，产毒性感染主要发生在肠胃道、呼吸道和眼部上皮细胞三、腺相关病毒载体

腺相关病毒是单链线状DNA病毒，最初在腺病毒液中发现腺病毒必须在外界刺激因子作用下发生复制性感染，一般情况下以潜伏状态与宿主共存偏向于整合到人基因组19号染色体的长臂上

四、单纯疱疹病毒载体

单纯疱状病毒是双链DNA病毒

第四节

基因治疗的非病毒载体

一、脂质体

阳离子脂质体

阴离子脂质体

pH敏感型脂质体

融合脂质体

二、阳离子多聚物

利用DNA的电负性，可以和电正性的氨基基团相互作用，形成稳定的多聚物，使DNA不易被核酸酶降解，并可防止大的复合物在短时间内沉淀，从而提高转染效率

三、质粒DNA质粒DNA就是在体外将目的基因及其所有的顺式调控元件质粒DNA的基因转移为非整合性，但是转染效率低，难以在细胞中长期表达质粒DNA可以采用三种方式注射到机体内：裸露DNA直接注射，目前在骨骼肌和心肌中表达最好；将DNA包裹在脂质体中注射；受体介导的基因转移，将DNA与配体相连，增加DNA的定向导入

四、其他非病毒载体

1.脂质／DNA／多聚物结合脂质体和阳离子多聚物的优点，将脂质体、DNA、多聚赖氨酸混合制备而成。2.生物高聚物――DNA微球体和纳米粒生物高聚物如白明胶、壳聚糖等，可以包裹或结合DNA，形成微米级或纳米级的药物3.利用微生物或其他成分构建的载体如利用病毒外壳蛋白的运输能力，来介导基因的转移

第五节

疾病的基因治疗

一、基因治疗与肿瘤

肿瘤的基因治疗，根据作用机制可以分成两类调节机体免疫利用正常细胞和肿瘤细胞的差异。1.导入细胞因子基因进行治疗

许多细胞因子，如干扰素、白介素、肿瘤坏死因子、粒细胞－巨噬细胞集落刺激因子等，都有提高人体免疫力，抑制肿瘤的作用

2.导入MHC的基因治疗

主要组织相容性复合体（MHC）是具有个体特性的抗原系统

肿瘤细胞免疫逃逸机制中一个重要方面，就是肿瘤细胞上的MHC表达很弱或者不表达，使机体免疫应答不能发生

3.导入抑癌基因的基因治疗

很多肿瘤细胞的某些基因异常表达，被称为癌基因，当他们处于正常状态时，就称为原癌基因机体正常细胞存在抑制细胞异常增殖的基因，即抑癌基因，它们在细胞周期的调控和细胞凋亡中，起着非常重要的作用肿瘤细胞中，抑癌基因往往会产生突变、重排或缺失或者表达异常。4.自杀基因的治疗

自杀基因疗法的基本思想就是将编码某种特殊酶的基因导入细胞，使无毒的前体药物转变为有活性的毒物，引起靶细胞的死亡

5.肿瘤疫苗

从基因治疗的角度来看，肿瘤疫苗就是将肿瘤的组织特异性抗原的基因，导入到机体内，表达出的抗原，激发机体的免疫系统，对肿瘤细胞进行杀伤

二、基因治疗与艾滋病