第六章 高分子药物
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病毒载体
缺点：可能诱导宿主免疫反应及潜在的致癌性，制 备复杂，而且所能装载的外源DNA大小有限，使其 应用受到很大限制。
基因治疗——载体
非病毒载体 无载体：裸DNA 无机类：磷酸钙 脂质体：阳离子脂质体
聚合物：阳离子聚合物
阳离子脂质体
• 基本原理:利用阳离子脂质体单体与DNA混合后，可以 自动形成包埋外源DNA的脂质体，然后与细胞一起孵育， 即可通过细胞内吞作用将外源DNA（即目的基因）转移 至细胞内，并进行表达。 • 优点：脂质体介导的基因转移技术使用方便、成本低 廉。 • 缺点：脂质体介导进入靶细胞内，易被单核-吞噬细胞 系统选择性吞噬、降解。
RNA干扰机制示意图
基因治疗的两种途径
ex vivo
靶细胞
Baidu Nhomakorabea载体 目的基因
in vivo
理想的基因治疗必须：
1. 外源基因可有效导入靶细胞
2. 外源基因能在靶细胞中长期稳定存留 3. 导入基因能适量表达 4. 导入基因的方法及载体对宿主细胞安全无害
基因治疗——面临的问题和挑战
基因治疗——载体
• 反义寡聚核苷酸 （І类） 与mRNA特异性结 合，阻断翻译过程
反义 RNA的关键技术问题： ☻ 专一性转移问题：如何解决某一组织、器官 或系统中部分细胞病变进行专一性转移治疗。
☻反义RNA进入靶细胞前的降解问题
核酶 核酶：是具有催化功能的RNA分子，是生物催化 剂，可降解特异的mRNA序列。核酶又称核酸类 酶、酶RNA、 核酶类酶RNA。
基因免疫治疗
通过将抗癌免疫增强细胞因子或MHC基因 导入肿瘤组织，以增强肿瘤微环境中的抗癌 免疫反应。
基因干预
基因干预(gene interference)
指采用特定的方式抑制某个基因的表达，或者
通过破坏某个基因而使之不表达，以达到治疗
疾病的目的。
1. 反义RNA
2. 核酶
3. RNA干涉技术
反义RNA
类型: 在有缺陷基因的细胞中导入相应的正常基因，而细 胞内的缺陷基因并未除去，通过导入正常基因的表 达产物，补偿缺陷基因的功能； 向靶细胞中导入靶细胞本来不表达的基因，利用其 表达产物达到治疗疾病的目的。
自杀基因治疗
自杀基因治疗:恶性肿瘤基因治疗的主要方法之一。 • 原理:将“自杀”基因导入宿主细胞中，这种基因编 码的酶能使无毒性的药物前体转化为细胞毒性代谢 物，诱导靶细胞产生“自杀”效应，从而达到清除 肿瘤细胞的目的。
基因免疫治疗
基因干预
1. 反义RNA 2. 核酶 3. RNA干涉技术
基因打靶
定点整合的条件:转导基因的载体与染色体上 的 DNA 具有相同的序列。带有目的基因的载 体就能找到同源重组的位点，进行部分基因 序列的交换，使基因臵换这一治疗策略得以 实现。
基因添加
基因添加或称基因增补（gene augmentation）: 通 过导入外源基因使靶细胞表达其本身不表达的基因。
RNA干扰的机制
RNA干扰过程主要有2个步骤： （1）小干扰RNA（siRNA） 长双链RNA被细胞内的双链RNA特异性核酸酶 Dicer切成21-23个碱基对的短双链RNA，称为小 干扰性RNA（small interfering RNA，siRNA）。 （2）siRNA与细胞内的某些酶和蛋白质形成复合体， 称为RNA诱导的沉默复合体（RNA-induced silencing complex, RISC)。 该复合体可识别与siRNA有同源序列的mRNA， 并在特异的位点将该mRNA切断。
第六章 高分子药物
高分子药物（定义）：
利用高分子化合物自身的结构和性能与机体组织 作用，从而克服机体功能障碍达到促进人体康复的 一类药物。
高分子链本身作为药物有效成分
药物指能影响机体生理、生化和病理过程，用以 预防、诊断、治疗疾病和计划生育的化学物质。
第六章 高分子药物
高分子药物（功能来源）：
反义RNA：指与靶RNA(或DNA)具有互补序列的RNA分 子。
反义RNA技术：通过体外合成的反义RNA或构建能转录 反义RNA的重组DNA质粒转入细胞中，利用碱基互补原 理结合细胞中特异mRNA以调控其表达。 反义RNA作用机制： Ⅰ类：反义RNA直接作用于靶mRNA的S D序列和(或) 部分编码区，直接抑制翻译，或与靶mRNA结合形成双 链RNA，从而易被RNA酶Ⅲ 降解； Ⅱ类：反义RNA与mRNA的非编码区结合，引起mRNA 构象变化，抑制翻译； Ⅲ类：反义RNA则直接抑制靶mRNA的转录
核酸类高分子药物：基因诊断与治疗
第六章 高分子药物
基因治疗
• 经典的基因治疗：指正常的基因整合入 细胞基因组以校正或臵换致病基因的一 种治疗方法。 • 广义的基因治疗：将某种遗传物质转移 到患者细胞内，使其在体内发挥作用， 以达到治疗疾病目的的方法。
基因治疗——策略
基因打靶
基因添加 自杀基因治疗
阳离子聚合物
• 通过聚阳离子（如聚赖氨酸）来实现。 • 多聚阳离子与配体共价连接后，又通过 电荷相互作用与带负电荷的DNA结合，将 DNA包围，只留下配体暴露于表面。 • 这样形成的复合物可被带有特异性受体 的靶细胞吞饮，从而将外源DNA导入靶细 胞。
缺点：受体介导的DNA通常进入细胞溶酶体内被降解。
大分子链结构 表面特性
大分子独特的粘弹性质
...........
第六章 高分子药物
天然小分子 小分子 合成小分子 药物（按来源和 分子量分类）： 天然大分子
大分子
合成大分子
第六章 高分子药物
高分子药物（种类）：
天然与生物高分子 多糖类：多糖、氨基多糖、多糖衍生物
蛋白质与多肽：酶类、多肽类、蛋白质类
核酶导入细胞方法： 1、外源导入法：可以通过化学合成；也可以采用 体外转录方法 2、内源导入法：利用表达载体在细胞内转录产生 核酶分子。
干扰RNA
RNA干扰（RNA interference， RNAi）是 一种由双链RNA诱发的基因沉默现象。在此过 程中，与双链RNA有同源序列的信使RNA（mRNA） 被降解，从而抑制该基因的表达。
缺点：可能诱导宿主免疫反应及潜在的致癌性，制 备复杂，而且所能装载的外源DNA大小有限，使其 应用受到很大限制。
基因治疗——载体
非病毒载体 无载体：裸DNA 无机类：磷酸钙 脂质体：阳离子脂质体
聚合物：阳离子聚合物
阳离子脂质体
• 基本原理:利用阳离子脂质体单体与DNA混合后，可以 自动形成包埋外源DNA的脂质体，然后与细胞一起孵育， 即可通过细胞内吞作用将外源DNA（即目的基因）转移 至细胞内，并进行表达。 • 优点：脂质体介导的基因转移技术使用方便、成本低 廉。 • 缺点：脂质体介导进入靶细胞内，易被单核-吞噬细胞 系统选择性吞噬、降解。
RNA干扰机制示意图
基因治疗的两种途径
ex vivo
靶细胞
Baidu Nhomakorabea载体 目的基因
in vivo
理想的基因治疗必须：
1. 外源基因可有效导入靶细胞
2. 外源基因能在靶细胞中长期稳定存留 3. 导入基因能适量表达 4. 导入基因的方法及载体对宿主细胞安全无害
基因治疗——面临的问题和挑战
基因治疗——载体
• 反义寡聚核苷酸 （І类） 与mRNA特异性结 合，阻断翻译过程
反义 RNA的关键技术问题： ☻ 专一性转移问题：如何解决某一组织、器官 或系统中部分细胞病变进行专一性转移治疗。
☻反义RNA进入靶细胞前的降解问题
核酶 核酶：是具有催化功能的RNA分子，是生物催化 剂，可降解特异的mRNA序列。核酶又称核酸类 酶、酶RNA、 核酶类酶RNA。
基因免疫治疗
通过将抗癌免疫增强细胞因子或MHC基因 导入肿瘤组织，以增强肿瘤微环境中的抗癌 免疫反应。
基因干预
基因干预(gene interference)
指采用特定的方式抑制某个基因的表达，或者
通过破坏某个基因而使之不表达，以达到治疗
疾病的目的。
1. 反义RNA
2. 核酶
3. RNA干涉技术
反义RNA
类型: 在有缺陷基因的细胞中导入相应的正常基因，而细 胞内的缺陷基因并未除去，通过导入正常基因的表 达产物，补偿缺陷基因的功能； 向靶细胞中导入靶细胞本来不表达的基因，利用其 表达产物达到治疗疾病的目的。
自杀基因治疗
自杀基因治疗:恶性肿瘤基因治疗的主要方法之一。 • 原理:将“自杀”基因导入宿主细胞中，这种基因编 码的酶能使无毒性的药物前体转化为细胞毒性代谢 物，诱导靶细胞产生“自杀”效应，从而达到清除 肿瘤细胞的目的。
基因免疫治疗
基因干预
1. 反义RNA 2. 核酶 3. RNA干涉技术
基因打靶
定点整合的条件:转导基因的载体与染色体上 的 DNA 具有相同的序列。带有目的基因的载 体就能找到同源重组的位点，进行部分基因 序列的交换，使基因臵换这一治疗策略得以 实现。
基因添加
基因添加或称基因增补（gene augmentation）: 通 过导入外源基因使靶细胞表达其本身不表达的基因。
RNA干扰的机制
RNA干扰过程主要有2个步骤： （1）小干扰RNA（siRNA） 长双链RNA被细胞内的双链RNA特异性核酸酶 Dicer切成21-23个碱基对的短双链RNA，称为小 干扰性RNA（small interfering RNA，siRNA）。 （2）siRNA与细胞内的某些酶和蛋白质形成复合体， 称为RNA诱导的沉默复合体（RNA-induced silencing complex, RISC)。 该复合体可识别与siRNA有同源序列的mRNA， 并在特异的位点将该mRNA切断。
第六章 高分子药物
高分子药物（定义）：
利用高分子化合物自身的结构和性能与机体组织 作用，从而克服机体功能障碍达到促进人体康复的 一类药物。
高分子链本身作为药物有效成分
药物指能影响机体生理、生化和病理过程，用以 预防、诊断、治疗疾病和计划生育的化学物质。
第六章 高分子药物
高分子药物（功能来源）：
反义RNA：指与靶RNA(或DNA)具有互补序列的RNA分 子。
反义RNA技术：通过体外合成的反义RNA或构建能转录 反义RNA的重组DNA质粒转入细胞中，利用碱基互补原 理结合细胞中特异mRNA以调控其表达。 反义RNA作用机制： Ⅰ类：反义RNA直接作用于靶mRNA的S D序列和(或) 部分编码区，直接抑制翻译，或与靶mRNA结合形成双 链RNA，从而易被RNA酶Ⅲ 降解； Ⅱ类：反义RNA与mRNA的非编码区结合，引起mRNA 构象变化，抑制翻译； Ⅲ类：反义RNA则直接抑制靶mRNA的转录
核酸类高分子药物：基因诊断与治疗
第六章 高分子药物
基因治疗
• 经典的基因治疗：指正常的基因整合入 细胞基因组以校正或臵换致病基因的一 种治疗方法。 • 广义的基因治疗：将某种遗传物质转移 到患者细胞内，使其在体内发挥作用， 以达到治疗疾病目的的方法。
基因治疗——策略
基因打靶
基因添加 自杀基因治疗
阳离子聚合物
• 通过聚阳离子（如聚赖氨酸）来实现。 • 多聚阳离子与配体共价连接后，又通过 电荷相互作用与带负电荷的DNA结合，将 DNA包围，只留下配体暴露于表面。 • 这样形成的复合物可被带有特异性受体 的靶细胞吞饮，从而将外源DNA导入靶细 胞。
缺点：受体介导的DNA通常进入细胞溶酶体内被降解。
大分子链结构 表面特性
大分子独特的粘弹性质
...........
第六章 高分子药物
天然小分子 小分子 合成小分子 药物（按来源和 分子量分类）： 天然大分子
大分子
合成大分子
第六章 高分子药物
高分子药物（种类）：
天然与生物高分子 多糖类：多糖、氨基多糖、多糖衍生物
蛋白质与多肽：酶类、多肽类、蛋白质类
核酶导入细胞方法： 1、外源导入法：可以通过化学合成；也可以采用 体外转录方法 2、内源导入法：利用表达载体在细胞内转录产生 核酶分子。
干扰RNA
RNA干扰（RNA interference， RNAi）是 一种由双链RNA诱发的基因沉默现象。在此过 程中，与双链RNA有同源序列的信使RNA（mRNA） 被降解，从而抑制该基因的表达。