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的角色，基因治疗在治疗方面，将新的遗传物质转移到某个个体的体细胞内使其获得治疗效果；在基因工程方面，将正常的有功能的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和肿瘤开展了临床的基因治疗。基因治疗作为治疗疾病的一种新手段，正愈来愈受到人们的重视和关注。

关键词：基因工程基因治疗基因

一、基因治疗的历史

随着DNA双螺旋结构的发现和以DNA重组技术为代表的现代分子生物学技术的发展以及人类对疾病认识的不断深入，越来越多的证据证明，多种疾病与基因的结构或功能改变有关，因而萌生了从基因水平治疗疾病的念头和梦想。

早在1968年，美国科学家发表了“改变基因缺损：医疗美好前景”的文章，首次在医学界提出了基因疗法的概念。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的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基因缺陷导致的严重免疫缺损的四岁女孩，并获得成功[1]。

1994年美国科学家利用经过修饰的腺病毒为载体，成功地将治疗遗传性囊性纤维化病的正常基因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，使数名有免疫缺陷的婴儿恢复了正常的免疫功能，取得了基因治疗开展近十年最大的成功[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，这是全球基因治疗产业化发展的里程碑[3]。迄今报道已有数千例基因治疗患者，病种主要是恶性肿瘤、艾滋病、血友病B、病毒性肝炎等等。

二、基因治疗的概念

基因治疗是指向有功能缺陷的细胞补充相应的基因，以纠正或补偿其基因缺陷，从而达到治疗的目的。

广义的说，基因治疗就是应用基因或基因产物治疗疾病的一种方法。狭义的说，基因治疗是把外界的正常基因或治疗基因，通过载体转移到人体的靶细胞，进行基因修饰和表达，治疗疾病的一种手段。

三、基因治疗应具备的条件

1、选择适当的疾病，并对其发病原理及相应基因的结构功能了解清楚。

2、纠正该病的基因已被克隆，并了解该基因表达与调控的机制与条件。

3、该基因具有适宜的受体细胞并能在体外有效表达。

4、具有安全有效的转移载体和方法，以及可供利用的动物模型。

四、基因治疗的途径

1、体外法（ex vivo）

在体外用基因转染病人靶细胞，然后将经转染的靶细胞输入病人体内，最终给予病人的疗效物质是基因修饰的细胞，而不是基因药物。

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和经济，疗效也比较确切，常用的体内基因直接转移手段有病毒介导、脂质体介导和基因直接注射等。

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

将致病基因的突变碱基序列纠正，使正常部分予以保留。

3、基因修饰

又称基因填补。将目的基因导入病变细胞或其它细胞，目的基因的表达产物能够修饰缺陷细胞的功能或使原有的某些功能得以加强。

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的特性，抑制一些有害基因的表达，以达到治疗基因的目的。

5、免疫调节

将抗体、抗原或细胞因子的基因导入病人体内，改变病人免疫状态，从而达到预防和治疗疾病的目的。

六、基因治疗的重要过程

1、目的基因的选择和制备

对于遗传病，只要已经研究清楚某种疾病的发生是由于某个基因的异常所引起的，其野生型基因可被用于基因治疗。

对于病毒病，所选择的靶基因应在病毒的生活史中起重要的作用并且该序列是特异性的。确定目的基因后，多采用PCR等技术制备目的基因。

2、靶细胞的选择

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离体细胞经转化和一定时间培养后再植回体内，仍较易成活。

常用的靶细胞有：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的基因治疗。皮肤成纤维细胞易于移植和从体内分离，又可在培养中生长，并易存活，故有人用之于乙型血友病的基因治疗。

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的治疗中，有将低密度脂蛋白（LDL）受体基因转移至肝细胞的尝试。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。

生殖细胞基因治疗是指将正常基因转移的患者的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，以达到治疗目的。

3、转移载体的选择与细胞转染

转移载体分为两大类：病毒载体和非病毒载体。

病毒载体必须具备的条件有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。

基因转移的病毒方法中，RNA和DNA病毒都可用为基因转移的载体。常用的有反转录病毒载体和腺病毒载体。转移的基本过程是将目的基因重组到病毒基因组中，然后把重组病毒感染宿主细胞，以使目的基因能整合到宿主基因组内。

将目的基因导入靶细胞的方法分为：病毒感染、显微注射、电穿孔、化学转染试剂等。