基因治疗

• 反义核酸药物 • 反义技术（antisense technology）是采用反 义核酸分子抑制、封闭或破坏靶基因的技术。 根据碱基互补原理结合并调节靶基因活性的核 酸分子称为反义核酸，其种类有反义脱氧核糖 寡核苷酸(oligodeoxynucleotide,ODN)、反义 RNA、核酶和三链形成寡核苷酸(triplexforming oligonucleotides,TFO)等。反义核 酸在抑制一些有害基因的表达和失控基因的过 度表达上发挥着重要作用，可用于肿瘤、病毒 感染性疾病、高血压等的治疗。
• （二） 基因调控治疗 • 1．药物调控 用药物使被抑制的基因重新表 达或抑制某些过度表达基因的表达。 • 2．反义核酸技术 利用反义核酸 （antisense nucleic acid） 在复制、转录、 转录后加工及翻译水平上抑制目的基因的表 达。 • 3．核酶技术 利用核酶（ribozyme）的催化 活性将mRNA特异地剪切，从而不能承担翻译 模板作用。
• 生长激素 • 生长激素( growth factor,GH)是垂体前叶合 成与分泌的一种蛋白质激素，其分泌受下丘脑 的生长激素释放激素及生长抑素的调节。。 • 重组人生长激素（recombinant human growth factor，rhGH）主要用于内源性生长激素缺乏 的儿童以及治疗烧伤、创伤、肌肉萎缩症等疾 病。
• 一、 基因治疗的类型 • （一） 基因矫正治疗 • 1．基因修正（gene correction） :此种方 法较困难，尚无体内成功的报道。 • 2．基因置换（gene replacement）： 这是 最理想的基因治疗方法。但目前同源重组频 率太低而无法用于临床。 • 3．基因增补（gene augmentation） : 基 因增补较易实现，是目前基因治疗最常用的 方法。
基因治疗 基因治疗(gene therapy)是指将 人的正常有功能的基因或有治疗作 用的基因通过一定方式导入人体靶 细胞以纠正、替代缺陷基因或从基 因水平调控细胞中缺陷基因的表达， 从而达到治疗疾病目的的生物医学 新技术。
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自1990年首次成功地进行了腺苷脱氨 酶( adenosine deaminase,ADA)缺陷患 儿的人体基因治疗以来，已有多达300余 宗的治疗方案获批准，涉及3000多个病 人及受试者。 • 基因治疗主要用于那些对人类健康威 胁严重的疾病，这些疾病包括：遗传病 （如血友病、囊性纤维病、家庭性高胆 固醇血症等）、恶性肿瘤、心血管疾病、 感染性疾病（如AIDS、类风湿等）。
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第一个反义寡核苷酸药物福米韦新 （formivirsen）已经美国FDA批准上市，主 要用于治疗对其他治疗方案不能耐受或有禁 忌症以及使用巨细胞病毒性视网膜炎治疗方 案没有明显效果的艾滋病患者的巨细胞病毒 性视网膜炎。
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【思考题】 1．什麽是基因治疗,常用方法有哪些? 2．肿瘤基因治疗的策略有哪些? 3．什麽是反义核酸？ 有哪些种类？
• (2) 直接体内(in vivo)途径: 此种途径操作 简便，容易推广，但存在疗效持续时间短，免 疫排斥及安全性等一系列问题。直接体内途径 目前虽然尚未成熟，但它是基因转移的方向。 • 五、基因治疗应用 • （一）遗传病基因治疗 • 目前至少有12种遗传性疾病的临床基因治疗 方案被批准，这包括：囊性纤维变性、ADA缺 陷的重症联合免疫缺陷症、家族性高胆固醇血 症、乙型血友病等。基因治疗最先应用于遗传 性疾病的主要原因是其基因变异比较单一。
• 1. 生物学方法 利用逆转录病毒、腺病毒、 腺病毒相关病毒等作为载体，介导目的基因 进入生物细胞内，是最常用的基因转移方法。 腺病毒是目前基因治疗最为常用的病毒载体 之一，而逆转录病毒载体是应用最广泛、转 基因效率最高的基因转移方法。 • 2．物理方法 通过裸DNA直接注射、微粒轰 击、电穿孔、显微注射等方法，使目的基因 进入生物细胞内。肌肉注射是目前应用最广 泛且十分有效的接种途径。
白细胞介素类 白细胞介素（interleukin, IL）是由白细胞或 其他体细胞产生并介导白细胞间相互作用的一 类细胞因子。目前人白细胞介素家族已拥有近 30个成员，分别命名为人IL-1到IL-28，其中IL -2和IL-11被成功开发为基因工程药物生产上市 人IL-2是重要的免疫调节因子，重组人IL-2临 床用于肿瘤、免疫缺陷病和感染性疾病等的治疗 人IL-11是有多种功能的造血细胞因子。重组人 IL-11主要用于肿瘤放化疗后血小板减少症。
• 溶血栓药物 • 血液中的纤溶系统由纤溶酶原、纤溶酶活化 物和抑制物组成，其主要的生理作用是使体 内局部或一过性生成的纤维蛋白凝块随时得 到溶解，防止血栓形成。重组溶栓剂包括重 组人组织纤溶酶原激活剂（recombinant human tissue type plasminogen activator, rt-PA）、重组链激酶 （ recombinant streptokinase, r-SK）及 重组葡激酶（recombinant staphylokinase, r-SAK）,主要用于血栓性疾病的溶栓治疗。
• 二、 实施基因治疗应具备的条件 • 实施基因治疗首先应具备以下条件： • ①拟治疗的疾病在基因水平上的发病机制已 明确； • ②能获得正常功能基因或有治疗作用的核酸 片断； • ③有适当的方法将目的基因转移入人体内； • ④目的基因在人体内能有效地适度表达或能 封闭或抑制特定基因的表目前肿瘤的基因治疗试验占基因治疗试验的 67%。肿瘤的基因治疗主要是单独或联合使用以 下几种方法：①引入抑癌基因； ②矫正癌基因 突变或抑制癌基因的表达；③加强肿瘤抗原的 免疫性；④利用自杀基因及其旁观者效应；⑤ 导入细胞因子基因；⑥使用多药耐药基因的抑 制剂。 • （三）其他疾病基因治疗 • 1．心血管系统疾病 主要包括无法手术治疗的 冠心病、外周动脉阻塞性疾病等。 • 2．感染性疾病 主要包括艾滋病、肝炎等。
• 基因工程抗体 • 基因工程抗体用人抗体的氨基酸序列代替某 些鼠源性抗体的氨基酸序列，保留其结合抗 原的特异性部位，再经修饰而成，又称人源 性单克隆抗体。可分为嵌合抗体、互补决定 区移植抗体和小分子抗体。利用基因工程抗 体可形成导向药物，用于肿瘤的导向治疗和 早期诊断。基因工程抗体还可用于传染病如 AIDS、乙型肝炎以及自身免疫病的诊断和治 疗。
• 集落刺激生长因子 集落刺激生长因子( colony stimulating factor, CSFs)是一组特异性的造血生长因子， 不同的GSF刺激生成由不同的细胞系组成的细 胞集落 。 重组人G-CSF（rhG-CSF）用于改善肿瘤放化疗 后的中性粒细胞减少症。重组人GMCSF(rhGM-CSF)主要用于各种原因引起的白细 胞减少症。
• ⑦导入外源基因对机体的影响；⑧外源基因导 入引起的伦理学问题。
基因工程药物 基因工程（gene engineering）又称DNA重组 术，是指把不同生物的基因或DNA分子进行人 工剪切、组合及拼接，通过病毒、质粒或噬菌 体等载体导入宿主细胞（微生物、哺乳动物细 胞或人体组织靶细胞等）内繁殖扩增，使目的 基因在宿主细胞中得到表达，产生所需的基因 片段及蛋白质产物。利用基因工程技术研制和 生产的药物称为基因工程药物，主要包括重组 蛋白多肽药物、反义核酸药物、DNA药物和基 因工程抗体等。
• （三） 免疫调节治疗 • 将细胞因子基因、HLA基因或肿瘤相关抗原基 因导入患者体内，增强机体免疫功能，达到 预防和治疗疾病的目的。这种方法主要用于 肿瘤的基因治疗。 • （四） 活化前体药物基因治疗 • 指向瘤细胞中导入一种基因，其基因产物 （酶）能够将无毒性的药物前体转变成细胞 毒性药物，将细胞杀死。这种自杀基因疗法 可出现"旁观者效应"，即未被转染的肿瘤细 胞可因临近的少数肿瘤细胞携带有自杀基因 而被前体药物杀伤。
• 2. 选择基因转移方法 应根据不同的靶细胞和 细胞基因转移系统的特点来选择不同的转移方 法和载体。 • 3. 靶细胞的选择 由于技术和伦理问题，目 前开展的基因治疗只限于体细胞。基因治疗的 合适体细胞应含量丰富,取材方便,容易培养和 寿命较长。 • 4. 基因治疗的途径 基因治疗的途径有两种, 应根据不同疾病和导入基因的不同性质予以选 择。 • (1) 间接体内(ex vivo)途径: 此种途径较安全 且效果易控制，但技术复杂、难度大，不容易 推广。
• 3．化学方法 通过磷酸钙共沉淀法、DEAE葡聚糖转染法以及脂质体转染法等使目的基 因进入生物细胞内。脂质体转染法方法简便， 可携带较大的DNA分子，比较安全，能转染的 细胞类型也较多。 • 四、 基因治疗的基本步骤 • 1. 选择和制备目的基因 选择对于疾病治疗 密切相关的基因作为基因治疗的目的基因。 供转移的目的基因必须保持结构及功能的完 整性以保证在靶细胞中正常表达其功能。
• 三、基因转移方法 • 基因转移是指用适当手段将外源目的基因导 入体外或体内细胞中的分子生物学技术，是 基因治疗的关键和基础。 • 将外源的基因导入生物细胞内必须借助一定 的技术方法或载体，理想的基因转移方法应 达到以下要求：①基因转移效率高；②外源 基因能定向导入靶细胞，且能转染非分裂相 的细胞；③能稳定地定点整合到宿主染色体 上，最好是同源重组；④安全性较高，对人 体不构成较严重的危害；⑤容易操作，易为 临床推广使用。
• 干扰素类 • 干扰素（interferon,IFN）是一组多功能的细 胞因子，根据其蛋白质的结构和细胞来源可分 为IFN-α、IFN-β和IFN-γ。 • 目前生产的基因工程干扰素有重组人干扰素α2a（recombinant human interferon-α2a， rhIFN-α2a）、重组人干扰素-α1b（rhIFNα1b）、重组人干扰素-α2b（rhIFN-α2b）、 重组人干扰素-β1a（rhIFN-β1a）、重组人 干扰素-β2b（rhIFN-β2b）、重组人干扰素γ（rhIFN-γ），用于病毒感染性疾病和肿瘤 的治疗。
• 重组sTNFR75-Fc融合蛋白 • 基因重组sTNFR75-Fc融合蛋白（enbrel）是 第一个用于临床的基因工程可溶性受体，具 有和配基肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor,TNF）结合的能力，能和天然的肿瘤 坏死因子受体竞争性结合TNF，从而使TNF在 体内的活性受到抑制。临床用于类风湿性关 节炎及自身免疫性疾病的治疗。
• 3．神经系统疾病 目前主要针对帕金森病。 • 六、基因治疗的问题和前景 • 虽然基因治疗自开展以来已取得了很大进 展，为遗传病和肿瘤的治疗提供了一种新的 手段，但基因治疗尚属研究阶段，还面临着 一些关键问题有待解决：①有效的目的基因 不多，尤其特异性针对肿瘤的基因太少；② 缺乏高效的载体系统；③基因治疗中的靶向 问题急待解决；④目的基因在体内的表达时 效性尚难有效调控； ⑤ 导入基因的稳定性 有待进一步研究；⑥基因治疗的简便性；
• 基因工程疫苗 • 基因工程疫苗主要通过基因工程技术构建重 组载体，表达保护性抗原分子，然后经过分 离制备疫苗如重组乙肝表面抗原疫苗 （recombinant HBsAg vaccine）。基因工 程疫苗分为重组病毒载体疫苗、植物基因工 程疫苗、亚单位基因工程疫苗等。核酸疫苗 （nucleic acid vaccine）也可归属于基因 工程疫苗，是将外源基因片断插入不复制但 具有高效表达能力启动子的质粒载体上，构 建的质粒作为DNA疫苗以合适的途径和方法 注入宿主细胞中。