医学遗传学（陈绍坤、余红、刘岚）讲义 15.遗传病的治疗 学习资料

第18章遗传病的治疗Chapter18treatmentofhereditarydisease[教学要求]1．掌握：遗传病治疗的基本方法；基因治疗的基本概念、策略、途径和方法。饮食治疗、药物治疗的一般原则。2．了解：遗传病的手术治疗、药物治疗；基因治疗目前存在的问题和基因治疗的临床应用。手术治疗1药物治疗2饮食治疗3基因治疗4第1节手术治疗遗传病组织器官已出现损伤，用外科手术对病损器官进行修复、切除或组织器官移植，可以有效改善某些症状。一、手术修复二、手术去除三、组织器官移植Wilson病致病机制p104铜

铜蓝蛋白

P型铜转运ATP酶

×

从胆汁排出

储存于血浆、组织

铜肝细胞聚集

铜入血，沉积于脑、肾、角膜等组织致病

肝细胞坏死

第2节药物治疗对症治疗原则：补其所缺、去其所余1、补其所缺（补充疗法）针对病因，补充其所缺乏的物质。如：补充代谢物、辅助因子、激素、酶等。甲型血友病——抗血友病球蛋白垂体性侏儒症者——生长激素家族性甲状腺肿——甲状腺制剂免疫缺陷病人——免疫球蛋白先天性睾丸发育不全——睾酮先天性性腺不全患者——雌激素对症治疗原则：补其所缺、去其所余1、补其所缺（补充疗法）针对病因，补充其所缺乏的物质。如：补充代谢物、辅助因子、激素、酶等。2、去其所余（排除疗法）针对病因，排除其所堆积的物质。用理化方法将多余物质清除或排除：如：用青霉胺或锌剂加速铜离子的清除来改善肝豆状核变性的症状；血浆置换和血浆过滤治疗家族性高胆固醇血症。用代谢抑制剂降低代谢缺陷病的代谢率：如：别嘌呤醇可抑制黄嘌呤氧化酶，减少尿酸形成，治疗原发性痛风和自毁容貌综合征。减少对所忌物质的吸收：如：苯酮尿症患者口服苯丙氨酸氨酶胶囊，使苯丙氨酸转化成苯丙烯酸而减少吸收。

第3节饮食治疗一、饮食控制的一般原则

禁其所忌（1）制定特殊食谱半乳糖血症患儿（避免乳类食品的摄入）家庭性高胆固醇血症患者（低胆固醇饮食治疗）苯丙酮尿症患儿（低苯丙氨酸奶粉及饮食）（2）减少患者对所忌物质的吸收家族性高胆固醇血症患者（服用糠麸）二、把握时机

（一）饮食治疗越早越好应尽量在损害发生前进行治疗。（二）饮食治疗适应病情饮食治疗应随病情的发展而有所改变以有效的控制疾病。第4节基因治疗基因治疗（genetherapy）：是运用DNA重组技术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。一、基因治疗的策略和途径（一）基因治疗的策略2基因置换

3基因增补4基因干预1基因修正一、基因治疗的策略和途径（二）基因治疗的途径1生殖细胞基因治疗

2体细胞基因治疗二、基因治疗的方法直接体内疗法：将目的基因装配于真核表达载体直接导入体内有关的组织或器官，使其进入相应的细胞并进行表达。（未广泛运用）间接体内疗法：将目的基因体外导入合适的靶细胞，经过筛选并增殖，回输给患者，使该基因在患者体内有效表达相应产物。（常用方式）间接体内疗法的基本过程（一）克隆正常基因

（二）靶细胞的选择（三）目的基因的转移

（四）基因转染细胞的筛选（五）基因转染细胞的鉴定（六）回输体内

方法：人工合成、从基因组或通过RNA反转录等方法获得。间接体内疗法（一）克隆正常基因

靶细胞（targetcell）是指接受转移基因的体细胞。靶细胞应满足下列条件：①较为坚固，便于体外培养和进行遗传技术操作，并易于由人体分离和输回体内②具有增殖优势，生命周期长③易受外源DNA转化④在选用反转录病毒载体时，目的基因表达最好具有组织特异性的细胞目前使用得较多的是造血干细胞、皮肤成纤维细胞、肝细胞、血管内皮细胞和肌细胞等。

（二）靶细胞的选择间接体内疗法

基因转移是指将外源基因导入靶细胞内。1、化学法应用磷酸钙沉淀法改变细胞膜通透性，以加强细胞从培养液中摄取DNA的能力。转移效率低，成功率约为1/102～103。（三）目的基因的转移间接体内疗法2、物理法（1）电穿孔法借助电流穿击靶细胞膜使其对DNA通透性增加。有可能使细胞受到损伤。（2）显微注射法用显微技术向细胞核内直接注射外源基因。主要应用于转基因动物。间接体内疗法（三）目的基因的转移

2、物理法（3）微粒子轰击法利用亚微粒钨或金吸附DNA，包裹形成微粒，利用基因枪技术使微粒高速进入靶细胞。间接体内疗法（三）目的基因的转移2、物理法（1）化学法（2）显微注射法（3）微粒子轰击法间接体内疗法（三）目的基因的转移3、载体介导基因转移载体能将外源基因特异的转移至靶细胞。分为：病毒载体非病毒载体间接体内疗法（三）目的基因的转移病毒载体：将RNA和DNA病毒去除致病性基因，同时具有携带目的基因特性的人工改造病毒。

病毒介导基因转移(virusmediatedgenetransfer)是指以病毒为载体，将外源性目的基因通过基因重组技术，组装到病毒载体上，并使重组病毒感染受体宿主细胞，完成基因转移。病毒载体间接体内疗法病毒载体：将RNA和DNA病毒去除致病性基因，同时具有携带目的基因特性的人工改造病毒。

病毒载体间接体内疗法种类：（1）反转录病毒载体（2）腺病毒（3）腺病毒相关病毒（腺伴随病毒）病毒载体：将RNA和DNA病毒去除致病性基因，同时具有携带目的基因特性的人工改造病毒。

病毒载体间接体内疗法优点：转染效率高缺点：存在疫原性、细胞毒作用、携带外源基因的大小受限、病毒滴度不易提高。非病毒载体间接体内疗法缺点：转染效率较低优点：安全、制备简单和携带外源基因较大。

种类：（1）脂质体（2）真核细胞表达质粒载体（3）非生物性聚合载体（4）人工染色体间接体内疗法1、克隆正常基因

2、靶细胞的选择3、目的基因的转移

4、基因转染细胞的筛选5、基因转染细胞的鉴定6、回输体内

四、基因治疗的临床运用1.腺苷脱氨酶缺乏严重联合免疫缺陷病（adenosinedeaminase-deficientseverecombinedimmunodeficiency，

ADA-SCID）重症联合免疫缺陷（Severecombinedimmunodeficiencydisease，简称SCID），患者缺乏正常人体免疫功能，其染色体上编码腺苷脱氨酶（简称ADA）的基因发生突变所致。由于ADA是嘌呤代谢中的一种酶，该基因缺陷将导致患者身体细胞中脱氧腺苷的累积，达到高浓度时脱氧腺苷将对免疫系统细胞（如T-细胞和B-细胞）产生毒性。AshantiDiSilva,thefirstpersontobetreatedbygenetherapy.

将正常ADA基因与反转录病毒载体相连，构建重组病毒表达载体。从患体体内分离有免疫缺陷的T淋巴细胞。用重组病毒感染体外培养的T淋巴细胞，使正常ADA基因插入到T淋巴细胞基因组中。培养细胞并确认该基因正常表达。将含有正常基因的T淋巴细胞回输到患者骨髓组织中。经5-6个月治疗，患者体内T淋巴细胞的数量恢复到正常水平，体内ADA酶几乎达到正常水平，免疫功能得到恢复。1990年，美国第一次对SCID病人作基因治疗，其步骤为：四、基因治疗的临床运用2、血友病B

血浆中缺乏凝血Ⅸ因子所致我国人体基因治疗第一成功的个例子。1991,薛京伦(复旦大学)携带人FⅨ因子cDNA

的逆转录病毒载体(HBSF-FⅨ)皮肤成纤维细胞FactorIX:5%

肿瘤的基因治疗（补充）

1、细胞因子：

将细胞因子（白细胞介素1-18、干扰素、肿瘤坏死因子、粒细胞等集落刺激因子、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子）基因作为目的基因导入细胞，使宿主细胞或肿瘤局部持续产生一定量的细胞因子，达到抑制肿瘤生长的目的。

1984～1987年，淋巴激活的杀伤细胞(LAK)1986年，肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)结合IL-21991年，肿瘤坏死因子(TNF)治疗黑色素瘤2、“自杀基因”

将编码某种酶的基因（自杀基因）转染到肿瘤细胞中，然后用药物杀死细胞。这种药物对正常细胞无毒，对肿瘤细胞有选择性杀伤作用，因为导入的“自杀基因”所编码的酶使这种药物转化为对肿瘤有害的物质，使其DNA不能复制而死亡。

肿瘤的基因治疗（补充）

“自杀基因”疗法

“自杀基因”疗法

“自杀基因”疗法2、“自杀基因”

将编码某种酶的基因（自杀基因）转染到肿瘤细胞中，然后用药物杀死细胞。这种药物对正常细胞无毒，对肿瘤细胞有选择性杀伤作用，因为导入的“自杀基因”所编码的酶使这种药物转化为对肿瘤有害的物质，使其DNA不能复制而死亡。

1992年，单纯庖疹病毒（HSV）-胸腺嘧啶激酶（TK）和GCV（Ganciclovir药物）

肿瘤的基因治疗（补充）

3、多药抗药基因：

分离患者的造血干细胞，将MDR从体外转导进去，使这种干细胞获得多药耐药性，再输给病人，而使这类被修饰的干细胞繁衍的白细胞具有耐药性，肿瘤细胞未获得耐药性，这样在加大剂量或长时间化疗情况下，大量杀死癌细胞，而正常细胞较少受损。

肿瘤的基因治疗（补充）

多抗药性基因疗法多抗药性(MDR)基因

野生型抑癌基因的失活和肿瘤的发生密切相关，将野生型抑癌基因导入肿瘤细胞，替代和补偿有缺陷的抑癌基因，以抑制肿瘤的生长或逆转其表型，称为“基因替代疗法”。4、抑癌基因疗法RB,p53,p16,p21,p27

肿瘤的基因治疗（补充）

抑癌基因疗法抑癌基因疗法程序化死亡5、抑制肿瘤新生血管形成

肿瘤的基因治疗（补充）

2002年，美国Hood等人应用阳离子纳米颗粒转导目的基因，阻断肿瘤组织新生血管生成。三、基因治疗的必须条件1.疾病的分子缺陷必须已知，即确定所涉及的基因或疾病的生化基础。2.详尽了解目的基因及其表达产物。3.能够得到基因本身或其cDNA克隆。如果基因或cDNA很长，不能连接到载体，则应当能够删减不重要的部分以得到大小适当的功能拷贝。4.有理想的靶细胞、安全高效的基因导入系统、导入的基因能够适量表达并接受机体的调控。5.了解疾病的病理生理学机制，确保所选择的基因操作可以准确纠正表型异常。例如由于基因突变导致功能丧失所引起的疾病，需导入功能基因进行替代。6.基因治疗的安全性必须得到动物试验和临床前研究的证实。7.与其他治疗方法相比，只有在具有更有利的风险—效益比的前提下才能选择基因治疗。123存在的问题导入基因的持续表达导入基因的高效表达安全性问题

目前临床试用的基因治疗遗传性疾病

疾病传递的基因或产物靶细胞或组织载体α-抗胰蛋白酶缺乏症慢性肉芽肿囊性纤维化家族性高胆固醇血症Fanconi-deToni综合征Gaucher病享特综合征腺苷脱氨酶缺乏引起的免疫缺陷病α-抗胰蛋白酶P47PHoX囊性纤维化跨膜调节蛋白低密度脂蛋白受体互补组C基因葡糖脑苷脂酶艾杜糖醛酸-2-硫酸腺苷脱氨酶呼吸道骨髓细胞呼吸道肝细胞造血祖细胞周围血细胞或造血干细胞淋巴细胞淋巴细胞脂质体反转录病毒腺病毒、脂质体腺伴随病毒反转录病毒反转录病毒反转录病毒反转录病毒反转录病毒小结掌握：基因治疗的定义、策略和途径基因治疗的基本方法：克隆正常基因方法、基因转移方法和载体、靶细胞选择。药物治疗和饮食治疗的基本原则了解：目前基因治疗存在的问题1．目前，饮食疗法治疗遗传病的基本原则是()A．少食B．多食肉类C．口服维生素D．禁其所忌E．补其所缺2．药物治疗的原则可以概括为()A．去其所余B．补其所缺C．用其所余D．食其所需E．取其所劣3.遗传病的对症治疗中，肝移植可有效治疗（）A.地中海贫血B.垂体性侏儒C.肝硬化D.α1抗胰蛋白酶缺乏症E.胱氨酸尿症4.新生儿苯丙酮尿症患者可采用的治疗方法是（）A．药物治疗B．手术治疗C．基因治疗D．饮食治疗E．器官移植5．去其所余临床治疗方法包括()A．应用鳌合剂B．应用促排泄剂C．利用代谢抑制剂D．血浆置换或血浆过滤E．平衡清除法A.手术修复B.手术去除C.饮食治疗D.药物治疗——补其所缺E.药物治疗——去其所余6.多指患者可以采取的治疗方式是（）7.半乳糖血症患儿早期可以采取的治疗方式是（）8.垂体性侏儒症患者可以采取的治疗方式是（）9.家族性高胆固醇血症患者常用治疗方式是（）10.先天性心脏病患者可以采取的治疗方式是（）A.基因置换B.基因修正C.基因增补D.基因突变E.基因干预11.通过特定的方法将基因的突变碱基序列纠正，而正常部分予以保留的方法称为（）12.用特定的方式抑制某个基因的表达或通过破坏某个基因的结构而使之不能表达，称为（）13.用正常的基因原位替换致病基因，使DNA完全恢复正常的方法称为（）14.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或使原有的某些功能得以加强，称为（）A．直接体内疗法B．回体转移C．间接体内疗法D．导入E．移植15．外源基因克隆至一个合适的载体，首先导入体外培养的自体或异体的细胞，经筛选后将能表达外源基因的受体细胞重新输回受试者体内称之为()16．将含有外源基因的重组病毒、脂质体或裸露的DNA直接导入体内称之为()17.基因治疗时，靶细胞应满足下列条件是（）A．易于取材B．具有增殖优势，生命周期短，便于体外培养C．便于进行遗传技术操作，易受外源DNA转化D．安全回输E．靶向性18.将正常基因转移到患者的生殖细胞中而使之发育成一个正常的个体称为()A．体细胞基因治疗B．生殖细胞基因治疗C．胚胎细胞的基因治疗D．胚胎组织细胞基因治疗E．胎儿的基因治疗19．对于缺陷型遗传病患者进行体细胞基因治疗，可以采用的方法为()A．SSCPB．基因添加C．三螺旋DNA技术D．反义技术E．cDNA杂交20.下列哪项是当今最有效的目的基因转移方法（）A.同源重组法B.基因枪技术C.通过受体载导目的基因D.病毒转移法D.膜融合法21.下列基因转移的方法中属于化学法的是（）A.电穿孔法B.显微注射法C.微粒子轰击法D.直接注射法E.磷酸钙沉淀法21.我国首次进行基因治疗的遗传病是（）A.囊性纤维化B.乙型血友病C.甲型血友病D.苯丙酮尿症E.ADA缺乏症22．对于进行成功的基因治疗来说，必要条件是()A．选择合适的疾病B．掌握该病分子缺陷的本质C．矫正遗传病的治疗基因得到克隆D．克隆基因的有效表达E．克隆基因的有效调节复习思考题1、传统的遗传病治疗包括哪几个方面，各有什么优缺点？2、何谓基因治疗？目的基因转移有哪几种方法？各有何优缺点？3、反转录病毒和腺病毒作为基因治疗的载体各有何优缺点？ThankYou!唇裂手术前手术后多指并指合并多指

基因修正（genecorrection）：指通过特定方法，将致病基因的突变碱基序列纠正,对突变DNA进行原位修复。操作困难。基因置换：在原位定点导入外源正常基因，代替突变基因的直接疗法。目的：纠正突变基因，进行精确的原位修复而不涉及基因组其他任何的改变。是理想的基因治疗策略，已用于的动物实验，但尚未应用于临床，基因治疗的远期目标。

基因增补（基因添加）：非定点导入外源正常基因，而没有真正去除或修复突变基因。外源正常基因导入体内后，可代替突变基因表达具有正常功能的蛋白而发挥治疗作用，属于间接治疗。增：向靶细胞中导入其原本不表达的基因；补：导入突变基因的正常基因。目前应用最为广泛和深入的一种方法，并已付诸临床实践。

基因干预：用特定的方式抑制某个基因的表达或破坏某个基因使之不能表达，以达到治疗疾病的目的。常用方法：应用反义核苷酸、核酶或RNA干扰技术抑制体内过度表达的基因。靶基因一般都是过度表达的癌基因或是病毒基因。生殖细胞基因治疗(germcellgenetherapy)将正常基因转移到患者的精子、卵子