基因治疗的研究现状以及应用前景分析

基因治疗的研究现状以及应用前景分析摘要：基因治疗是一种通过基因水平的操作而达成治疗或防止的高新技术。可治疗涉及遗传性疾病、癌症、感染性疾病、心血管疾病和本身免疫性疾病在内的多个疾病。近几年来基因治疗在全球范畴内即使获得了快速发展，但也碰到了诸多技术、伦理以及法律问题。将来基因治疗的重要目标是在法律和伦理规定范畴内，开发更加安全高效的基因导入系统，更加好的服务于人类。本文重要叙述了基因治疗的研究现状，并在此基础上分析了其应用前景。核心词：基因治疗，研究现状，应用前景Abstract：Genetherapyisanewtechnologybywhichpeoplecancuteandpreventmanydiseasesatthelevelofgenes,suchas,geneticdisease,infectionaldisease,cardiovasculardiseaseandautoimmunedisease.Atthepastyears,genetherapyhasbeendevelopedallaroundtheworld,however,ithasalsocomeacrosssomeprobloms,includingtechnology,lawsandethics.Atthefuture,themainaimofgenetherapyistodevelopmoresafeandefficientgenedeliverysystemwithinthelimitsoflawsandethics.Theresearchstatusandapplicationprospectofgenetherapyarediscussedinthispaper.Keywords:genetherapy,researchstatus,applicationprospect目录摘要........................................................................................................….1核心词........................................................................................................1Abstract......................................................................................................1Keywords...................................................................................................2基因治疗的发展…................................................................................................….31.1基因治疗的概念....................................................................................................….31.2基因治疗的历史….............................................................................…42基因治疗的研究现状....................................................................52.1基因治疗的操作流程................................................................52.2基因治疗的类型及其选择........................................................................................................52.3基因治疗的临床应用.................................................52.4基因治疗的国内状况………………............52.5基因治疗的问题………………..3基因治疗的应用前景分析..............................................................5致谢.............................................................................................................6参考文献.......................................................................................................61基因治疗的发展1.1基因治疗的概念基因治疗有有广义和狭义的区别，广义理解，基因治疗涉及了狭义上的基因治疗，另外还涉及运用基因药品进行的治疗。狭义上的基因治疗即普通所说的基因治疗，是通过基因转移载体将外源正常基因或是人工合成的核酸分子，如siRNA，特定导入到患者病变部位的靶细胞，通过调控目的基因的体现，克制、校正、替代或是赔偿缺点或异常基因，从而恢复靶细胞组织以及器官的正常生理功效，进而达成治疗疾病的一种新型治疗办法［1］。基因治疗的惯用办法有两种，一种是体外疗法，即在体外用基因转染病人的靶细胞，然后吧转染的靶细胞输入病人体内，最后治疗病人的不是基因药品而是基因修饰后的细胞；另一种是体内治疗，即将将外源基因导入病人体内病变的细胞、组织或细胞中，以达成治疗的目的。这些基因药品不仅能够是完整基因，也能够是基因片段（DNA或RNA）,能够是替代治疗，也能够是克制性治疗，不仅能够治疗疾病，也能够防止疾病［2］。1.2基因治疗的历史基因治疗的构想最初始于1967年，随即1980年外源基因成功导入小鼠，科学家从此开始基因治疗的尝试。直到1990年，美国国立卫生研究院（NIH）的两位专家用腺苷酸脱氨酶（ADA）基因导入一位由于ADA基因的缺点罹患严重免疫缺损的4岁患者的淋巴细胞内并获得成功。这是首例基因治疗成功的例子，促使世界各国盲目掀起了基因治疗的研究热潮。，法国巴黎内克尔（Necker）小朋友医院运用基因治疗使多名有免疫缺点的婴儿获得了正常的免疫功效，是基因治疗自起始之初最大的成功。深圳赛百诺基因技术有限公司将世界上第一种基因治疗的药剂重组人p53抗癌注射液成功面对市场，成为全球基因治疗产品化的里程碑。但是基因治疗即使为人类健康拓宽了美妙前景，但是某些核心的问题还没能解决，在临床上应用中开始出现某些弊端，在1999年美国就出现了一起因使用先病毒载体造成的致死事件，促使人们重新考虑怎么合理运用基因治疗才干最大程度的为人类健康谋福。现在，基因治疗在癌症、心血管疾病、遗传病等的治疗以及疫苗、凝血因子等基因药品的生产中发挥着重要作用［3］。2基因治疗的研究现状2.1基因治疗的操作流程（1）大多数状况下以人类正常组织的mRNA为模板，这样就避免了以基因组模板造成的克隆冗长的内含子的状况。其中，开放读码框（ORF）是形式治疗作用的核心，但是某些特定基因的内含子和非翻译区也可能起调控作用，对治疗起辅助作用，这种状况就需要选择性的克隆。（2）构建基因体现的载体将上述克隆得到的片段连接到特定的载体中，构成重组质粒。除了上述含有治疗的基因外，还要有一种强劲的启动子。高校特异性的体现调控元件可控制基因体现量，减少体现量过高引发的副作用。（3）治疗基因的导入治疗基因导入靶细胞内后才干发挥作用，其中基因导入系统中用到的导入载体可分为病毒载体和非病毒载体两类。其中病毒载体中最惯用的腺病毒载体。慢病毒载体的优点是能够将携带的治疗基因整合到靶细胞的基因组中，稳定的随靶细胞的分裂而分裂。但是，治疗基因插入基因组是随机的，插入不当会活化癌基因或是破坏抑癌基因或造成基因突变，造成潜在危险。非病毒载体涉及脂质体、基因枪、磷酸钙共沉淀法等。其介导的治疗基因导入靶细胞是瞬时的，其体现产物会随着细胞分裂而淡化最后失去功效。但是不会产生因插入靶细胞基因组而造成的副作用。安全性优于病毒载体。（4）检测基因治疗效果治疗基因在靶细胞内长效体现是抱负状况，因此需要通过长时间的跟踪监测和评价［3］。2.2基因治疗的类型及其选择现在实施的基因治疗重要涉及替代性基因治疗、反义基因治疗与自杀基因治疗等。（1）替代性基因治疗是指在因基因缺失或变异而造成该基因功效缺失的病人体内引入正常基因，使该基因在病人体内体现正常蛋白质，弥补缺点而达成治疗的目的。类似这样的由于基因缺失或突变而使基因实效或功效局限性而引发的疾病，都能够通过在患者体内引入正常基因的办法加以治疗。（2）反义基因治疗，是指将致病的核心基因的一种小片段通过载体导入病态细胞从而制止该基因从DNA到mRNA的转录过程以及mRNA翻译成蛋白质的过程从而实现治疗目的。基因突变有时是无意的，有时会使基因失效，有时则会引发癌变，另外某些基因的过体现也会引发癌变。因此治疗这些疾病最抱负的办法就是让他们沉默不体现，反义基因治疗就是最佳的选择。（3）自杀基因治疗，是指将编码某一种敏感因子的基因导入肿瘤细胞，使原本无毒或低毒的药品在该类型的细胞中被催化成有毒的物质，进而杀死该类型肿瘤细胞，人类正常细胞因没能导入该基因而保持无毒或低毒。但是这种有个核心的缺点，就是该基因载体的导入可能特异性不强，有可能导入到正常的细胞中从而杀死正常细胞，造成“误伤”，扩大伤害效应［3］。2.3基因治疗的临床应用在过去四十数年的时间中，基因治疗已经从之前的临床实验前阶段过渡到了临床实验阶段，并且已经应用于治疗多个疾病，涉及某些遗传病如血友病和地中海贫血症、人类免疫缺点疾病、癌症等。到现在为止，靠近30多个国家已经完毕或正在进行同意的基因治疗临床实验已超出了1650多项（图1）。其中绝大多数用于癌症治疗。图1已完毕或正在完毕的基因治疗临床实验的地理分布（参考网址.co.uk/genmed/clinical）1989年，Rosenberg和他的同事在美国国立卫生研究院（NIH）对黑色素瘤病人实施了第一例基因治疗的临床实验。1990年，美国国立卫生研究院（NIH）的两位专家用腺苷酸脱氨酶（ADA）基因导入一位由于ADA基因的缺点罹患严重免疫缺损的4岁患者的淋巴细胞内并获得成功。Fischer和他的同事用逆转录病毒系统进行基因治疗，成功治愈了患有重症联合免疫缺点的病人。近来，随着肿瘤生物学的进步，人们对信号通路理解的越来越多，这些知识的掌握使得人们能够开发更高效低毒的基因治疗。肿瘤破坏性的基因治疗是直接杀死肿瘤细胞，而免疫治疗则是通过接种疫苗或者效应T细胞修饰等办法间接引发对肿瘤的免疫反映。现在，发展防止性治疗相对于治疗性治疗更有前景。如图2所示，免疫治疗占基因治疗临床实验的50%左右，但是自杀基因治疗只占了8.2%，RNAi技术应用占1.7%左右。图2基因治疗临床实验中所用的基因治疗类型（参考网址.co.uk/genmed/clinical）5月，美国FDA同意了第一种用于免疫治疗前列腺癌的药品PROVENGE，在其它国家也有针对不同肿瘤的免疫制剂上市。现在免疫调节基因治疗有下列几个途径。主动免疫疗法通过注射肿瘤特异性的抗原，由抗原呈递细胞（APCs）将抗原呈递给特定类型的T细胞引发针对肿瘤细胞特异性的免疫反映的过程。其中特异性的抗原普通是由腺病毒携带传递。获得性免疫性疗法该办法是将在体外加工改造后的效应T细胞转移给病人，有效反映率比较低，但是如果其它治疗方略不奏效的状况下能够采用这种办法。另外，溶瘤病毒疗法也是一种有效的基因疗法。溶瘤病毒可复制并引发肿瘤细胞，肿瘤细胞溶解后会释放成熟的病毒颗粒，再次感染邻近的细胞。其中，ONYX-015是第一种用于临床实验的溶瘤病毒，能够在p53阴性的细胞中复制并选择性杀死宿主细胞。抗血管基因治疗能够用改造过的病毒载体将上调血管克制因子的药品或是克制血管生成的药品特意导入肿瘤位点，从而治疗肿瘤。值得一提的是，许多肿瘤发生都是p53基因突变或是失活造成的，为此能够用病毒载体将改造后的p53导入肿瘤细胞从而使其恢复功效达成治疗的效果。现在涉及中国在内的两项该项产品也正在用于临床研究［4］。2.4基因治疗的国内状况我国基因治疗的研究工作开展的也相对较早，早在1991年我国就开展了B型血友病的基因治疗，并且获得了较好的成效。“九五”期间在基因导入和基因治疗临床实验等方面都获得了很大的进展，涉及恶性脑胶质瘤、恶性肿瘤、哽塞型外周血管病等在内的6种基因治疗方案已经进入了临床研究。另外在基因治疗核心的技术研究方面也获得了重大的突破，建立了高效靶向性的非病毒导入系统以及病毒载入系统—AAV、HSV载体、人造血干细胞的扩增、定向分化以及基因导入技术，这些技术都获得了国内或国际的专利。随着研究工作的不停进一步，基因治疗从实验阶段转向了临床试用阶段。现在，基因治疗在我国已被用于治疗恶性肿瘤、心脏病、关节炎、风湿病等疑难杂症。因此有专家预测基因治疗将成为后来一种惯用的治疗手段［1］。2.5基因治疗的问题基因治疗与传统办法比较，含有诸多优势，但是自诞生之日起，也非议不停。任何事物都有两面性，基因治疗也是一把双刃剑，在给人类健康带来福音的同时，也存在某些问题，涉及伦理问题、安全问题、滥用问题记忆基因专利问题等。2.5.1安全问题在以上叙述基因治疗的分子机理时，曾提到病毒携带的基因片段能够整合到靶细胞的基因组里，随着宿主细胞的复制而复制。但是由于其整合到基因组里的位点是随机的，有时整合到某些位点可能影响基因的调控机制或是其它功效，造成不可预计的功效。例如产生突变，突变在体内积累到一定程度或使人体产生病变。另外，现阶段用的载体存在特异性不高的缺点，在导向靶细胞的同时也有可能进入临近正常细胞造成正常细胞功效失常，进而影响人体的正常机理，造成病变。具体来说，基因治疗的安全问题能够分为下列两类：基因技术方面（1）现在的基因导入系统不成熟，重要体现为构造不稳定、干扰基因组的功效和治疗基因很难达成靶细胞内隐患，需要构建更有效的病毒载体。（2）用于临床治疗的基因数量有限，只有10余种，并且对大多数多基因遗产病临时没有有关的基因治疗，即使找到有关的基因，但是治疗这种疾病的作用机制也有待阐明。如果对整个调控网络进行干预，未知的因素太多，可能产生不但愿的成果。（3）基因治疗达成靶细胞的盲目性较大，体现的可控性差，并且存在激活患者潜在致癌基因的可能性。（4）针对生殖细胞的基因治疗可能对后裔产生病原性影响。该类型的基因治疗从理论上能够根本上治愈某一类型的遗传病，但是由于基因整合的随机性，可能产生不可预知的伤害，对后裔有不好影响。另外，在技术运用的主体方面，也存在某些安全问题。首先在商业利益的驱动下，某些治疗者为了谋取利益，可能会隐藏治疗潜在的风险。有些治疗者为了实验研究也有可能不考虑患者的生命安全，造成悲剧的发生。另首先，生殖细胞的治疗会造成人们片面盲目追求后裔的最优化，造成诸多人铤而走险［5］。2.5.2伦理问题由于目的基因一旦整合到病人靶细胞的体内，就造成了病人基因组的变化，造成病人遗传信息的变化，理论上改造的是整个病人，这与人们的伦理观念相悖。特别是针对生殖细胞基因治疗而言，基因治疗将变化细胞中的DNA序列，并将这种变化遗传给后裔。长此下去，人类适应环境的能力将大大下降，同时基因治疗还会加大人口老龄化程度，加重社会负担。除此以外，基因治疗也会涉及到患者的知情权以及隐私问题等。2.5.3法律问题基于以上安全问题和伦理问题，建立并完善有关法律法规来规范基因治疗领域是极其必要的，这样才干防患于未然，采用有效的防备方法，这样就能够在一定程度上避免这一技术的滥用。法律是社会关系的调控器，也理应是规制基因治疗行为的最佳武器。在国外一项基因治疗的实施都要通过严格的程序审核。在英国，基因治疗比其它新药实施更加严格，还要得到地方伦理委员会和基因治疗委员会的审查和同意，最后由医学管理机构颁发该方案的许可证。在法国，明令严禁基因治疗应用于生殖细胞治疗。在奥地利，体细胞的基因治疗只能在被同意的医院里由特定的医疗小组实施［6］。我国对基因治疗还没有专门的法律法规，这就可能造成基因治疗在我国的滥用。甚至有些医院打着基因治疗的招牌做虚假性广告。因此在基因治疗越来越重要的今天，尽快完善有关法律法规迫在眉睫。我国应主动借鉴国外有关基因治疗立法上的有利经验，最大程度的运用基因治疗为人类健康事业谋求福利。3基因治疗的应用前景分析正如在本文前面部分所述，现在，基因治疗领域存在的问题重要是安全性和有效性的问题。事实上，自1995年以来，全世界基因治疗的科学工作者都在致力于探究更高效安全的载体导入系统，也出现了诸多新思路和新办