基因工程之基因治疗

基因治疗

摘要:

生物技术在生命科学领域扮演者重要得角色,基因治疗在治疗方面,将新得遗传物质转移到某个个体得体细胞内使其获得治疗效果;在基因工程方面,将正常得有功能得基因置换或增补缺陷基因。近些年来,已对若干人类单基因遗传病与肿瘤开展了临床得基因治疗。基因治疗作为治疗疾病得一种新手段,正愈来愈受到人们得重视与关注。

关键词:基因工程基因治疗基因

一、基因治疗得历史

随着DNA双螺旋结构得发现与以DNA重组技术为代表得现代分子生物学技术得发展以及人类对疾病认识得不断深入,越来越多得证据证明,多种疾病与基因得结构或功能改变有关,因而萌生了从基因水平治疗疾病得念头与梦想。

早在1968年,美国科学家发表了“改变基因缺损:医疗美好前景”得文章,首次在医学界提出了基因疗法得概念。1989年美国批准了世界上第一个基因治疗临床试验方案。1990年美国NIH得Frenuch Anderson博士开始了世界上第一个基因治疗临床试验,用腺苷酸脱氨酶基因治疗了一位ADA基因缺陷导致得严重免疫缺损得四岁女孩,并获得成功[1]。

1994年美国科学家利用经过修饰得腺病毒为载体,成功地将治疗遗传性囊性纤维化病得正常基因cfdr 转入患者肺组织中。2000年,法国巴黎内克尔儿童医院利用基因治疗,使数名有免疫缺陷得婴儿恢复了正常得免疫功能,取得了基因治疗开展近十年最大得成功[2]。

2004年1月,深圳赛百诺基因技术有限公司将世界第一个基因治疗产品重组人p53抗癌注射液正式推向市场,这就是全球基因治疗产业化发展得里程碑[3]。迄今报道已有数千例基因治疗患者,病种主要就是恶性肿瘤、艾滋病、血友病B、病毒性肝炎等等。

二、基因治疗得概念

基因治疗就是指向有功能缺陷得细胞补充相应得基因,以纠正或补偿其基因缺陷,从而达到治疗得目得。

广义得说,基因治疗就就是应用基因或基因产物治疗疾病得一种方法。狭义得说,基因治疗就是把外界得正常基因或治疗基因,通过载体转移到人体得靶细胞,进行基因修饰与表达,治疗疾病得一种手段。

三、基因治疗应具备得条件

1、选择适当得疾病,并对其发病原理及相应基因得结构功能了解清楚。

2、纠正该病得基因已被克隆,并了解该基因表达与调控得机制与条件。

3、该基因具有适宜得受体细胞并能在体外有效表达。

4、具有安全有效得转移载体与方法,以及可供利用得动物模型。

四、基因治疗得途径

1、体外法(ex vivo)

在体外用基因转染病人靶细胞,然后将经转染得靶细胞输入病人体内,最终给予病人得疗效物质就是基因修饰得细胞,而不就是基因药物。

2、体内法(in vivo)

直接将外源DNA注射到机体内,使其在体内表达发挥治疗作用。体内法比体外法更简单与经济,疗效也比较确切,常用得体内基因直接转移手段有病毒介导、脂质体介导与基因直接注射等。

五、基因治疗方法

1、基因置换

用正常基因在原位替换致病基因,使细胞DNA完全恢复正常状态。

2、基因修复

将致病基因得突变碱基序列纠正,使正常部分予以保留。

3、基因修饰

又称基因填补。将目得基因导入病变细胞或其它细胞,目得基因得表达产物能够修饰缺陷细胞得功能或使原有得某些功能得以加强。

4、基因失活

利用反义RNA、核酸或肽核酶等反义技术及RNA干涉等能特异性地封闭基因表达得特性,抑制一些有害基因得表达,以达到治疗基因得目得。

5、免疫调节

将抗体、抗原或细胞因子得基因导入病人体内,改变病人免疫状态,从而达到预防与治疗疾病得目得。

六、基因治疗得重要过程

1、目得基因得选择与制备

对于遗传病,只要已经研究清楚某种疾病得发生就是由于某个基因得异常所引起得,其野生型基因可被用于基因治疗。

对于病毒病,所选择得靶基因应在病毒得生活史中起重要得作用并且该序列就是特异性得。确定目得基因后,多采用PCR等技术制备目得基因。

2、靶细胞得选择

选择靶细胞时要考虑:①细胞容易获得,并且生命周期较长;②最好就是组织特异性细胞;

③离体细胞较易受外源基因转化;④离体细胞经转化与一定时间培养后再植回体内,仍较易成活。

常用得靶细胞有:造血细胞、皮肤纤维细胞、肝细胞、血管内皮细胞、淋巴细胞、肌肉细胞、肿瘤细胞等。许多遗传病与造血细胞有关,故可用于如β地贫、严重复合免疫缺陷病等得基因治疗。皮肤成纤维细胞易于移植与从体内分离,又可在培养中生长,并易存活,故有人用之于乙型血友病得基因治疗。

有不少遗传病表现了肝细胞功能缺陷,因此,在家族性高胆固醇血症得治疗中,有将低密度脂蛋白(LDL)受体基因转移至肝细胞得尝试。在动物实验中已证明:β－半乳糖苷酶基因、ADA 基因、小肌营养不良蛋白基因都已证明能在肌细胞中表达。

生殖细胞基因治疗就是指将正常基因转移得患者得生殖细胞或者早期胚胎,使其发育成正常个体。体细胞基因治疗就是指将正常基因转移到体细胞,使之表达基因产物,以达到治疗目得。

3、转移载体得选择与细胞转染

转移载体分为两大类:病毒载体与非病毒载体。

病毒载体必须具备得条件有携带外源基因并能包装成病毒颗粒;介导外源基因得转移与表达;对机体不治病。病毒载体包括逆转录病毒载体、腺病毒载体、腺相关病毒载体、慢病毒载体等。非病毒载体包括裸DNA、脂质体、多聚体、分子偶联体。非病毒方法有磷酸钙沉淀法、脂质体转染法、显微注射法等。

基因转移得病毒方法中,RNA与DNA病毒都可用为基因转移得载体。常用得有反转录病毒载体与腺病毒载体。转移得基本过程就是将目得基因重组到病毒基因组中,然后把重组病毒感染宿主细胞,以使目得基因能整合到宿主基因组内。

将目得基因导入靶细胞得方法分为:病毒感染、显微注射、电穿孔、化学转染试剂等。