基因工程在医学上的发展

基因工程在医学上的发展

【摘要】

基因治疗是目前最具革命性的一项医疗技术。随着人类基因组计划的顺利实施，基因治疗有望成为治疗遗传病、肿瘤、心血管病、病毒感染及其它难治性疾病的有效手段。本文从基因治疗(基因治疗的现状、肿瘤的基因治疗)、基因预防、基因治疗技术、基因治疗存在的问题和未来发展等进行综述。

【关键词】基因治疗基因预防基因治疗技术现状、问题和未来发展

人类的疾病是由于其本身的基因的核苷酸发生变化有关。近年来，基因治疗作为一种安全的、新的疾病治疗手段，在一定程度上取得了重大进展。

基因治疗

基因疗法，就是利用健康的基因来填补或替代基因疾病中某些缺失或病变的基因，目前的基因疗法是先从患者身上取出一些细胞，然后利用对人体无害的逆转录病毒当载体，把正常的基因嫁接到病毒上，再用这些病毒去感染取出的人体细胞，让它们把正常基因插进细胞的染色体中，使人体细胞就可以“获得”正常的基因，以取代原有的异常基因。

一、基因治疗的现状

生物医学的深入研究表明，人类的各种疾病都直接或间接与基因有关。因此，可认为人类的一切疾病都是“基因病”。故人类疾病可分为三大类:一类是单基因病。这类疾病只需一个基因缺陷即可发生，如腺苷脱氨基酶(ADA)缺陷症。二是多基因病。此类疾病的病因大多比较复杂，不但涉及各个基因，往往还与环境因素有关,基因缺陷和疾病表型都具有明显的多样性。Ⅰ型糖尿病、肿瘤、心血管疾病等皆属此类。三是获得性基因病。此乃病原微生物入侵所致，如艾滋病、乙型肝炎等。因此，理论上，人类所有的疾病都可采用基因治疗。

二、肿瘤的基因治疗

目前治疗癌症的基因疗法种类颇多，主要集中在免疫基因治疗、药物敏感性基因治疗、肿瘤抑制基因治疗治疗三个方面。

1免疫基因治疗

常用方法有：①细胞因子基因治疗：将某些细胞因子基因如IL拟2、IL拟4、IL拟6、B7拟1，GM拟CSF等转染肿瘤细胞后，增强机体对肿瘤细胞的免疫反应。②肿瘤抗原基因免疫治疗：将某些肿瘤抗原基因如MHC基因等转染肿瘤细胞，增强肿瘤细胞免疫原性。③反义基因治疗：应用反义核酸在转录和翻译水平，

通过碱基互补原则封闭某些异常基因的表达，反义核酸被称为信息药物。④用抗体抑制癌基因的产物杀灭肿瘤细胞。

另外，端粒酶在形成过程中依赖一种染色体端粒分泌出的名叫HTERT的蛋白质，它是端粒酶产生的基础和模板。采用基因工程手段对这种蛋白进行改造，抑制端粒酶的产生过程，从而可以阻止癌细胞的无限分裂。

2 药物敏感性基因治疗

利用单纯疱疹病毒胸苷激酶(HSV TK)基因来治疗脑恶性胶质瘤，用“自

杀基因”插入正在分裂增殖的肿瘤细胞，并与肿瘤基因组整合而生出胸苷激酶。该酶能使进入肿瘤细胞，原来对该细胞无毒的一种叫更昔洛韦的药物立即成为毒死肿瘤细胞的“杀手”，并能杀死邻近的肿瘤细胞。我国上海市肿瘤研究所基因实验室在国内率先研制成功的胸苷激酶基因工程化细胞制剂已开始用于脑恶性胶质细胞瘤的基因治疗。

3 肿瘤抑制基因治疗

恶性肿瘤本质是一种基因病，肿瘤的发生、发展与复发均与基因的改变密切相关。因此，基因治疗针对的是肿瘤发生的根源——在基因水平上对肿瘤进行根治。这方面研究最多的为野生型P53基因疗法。将重组的人P53腺病毒，通过注射导入人体所需的P53抑癌基因，以抑制肿瘤发展，甚至缩小肿瘤。

三、基因预防

细胞在演变为癌之前的数年甚至几十年中，分子水平的基因突变多数已经出现，及时了解某些特定基因的完损与否，就可以通过减少对致癌因素的接触以及修复基因的功能来达到预防的目的，例如高血压、糖尿病、乳腺癌等。干细胞是细胞最早期、最原始的阶段，可以通过干预干细胞基因，纠正疾病基因。基因检测是21世纪预防医学最伟大的发明。它使人们真正地可以了解自己的健康，尤其对我们的下一代进行基本疾病的基因检测其意义更重大，如果提前知道他们身上有哪些疾病的易感基因，我们完全可以通过对居住条件、膳食组成、生活方式、增加体检频度、接受早期诊治等多种方法，来有效地规避疾病。

基因治疗技术

一、基因治疗常用方法

有两种，即体内疗法和体外疗法。体内疗法是将外源基因导入受体体内有关的器官组织和细胞内，以达到治疗目的，这是一种简便易行的方法，如肌肉注射、静脉注射、器官内灌输、皮下包埋等，但其缺点是基因转染率较低。研究和应用较多的还是体外疗法，即先在体外将外源基因导入载体细胞，然后将基因转染后的细胞回输给受者，使携有外源基因的载体细胞在体内表达治疗产物，以达到治疗目的。最常用的技术有三种：(1)体外处理疗法：将有基因缺陷的体细胞取出后，引入正常的基因拷贝后再送回体内;(2)原位疗法：使用载体将目的基因直接导入靶细胞;(3)体内疗法：将基因载体注入血液，定向寻找靶细胞并将基因安全有效地导入。

二、基因治疗载体

有效的基因治疗依赖于外源基因在受体中高效、稳定的表达，而这在很大程度上取决基因治疗所采用的载体系统。基因治疗载体可分两大类：病毒性载体和非病毒性载体。

1 病毒性载体

病毒性载体如逆转录病毒、腺病毒、腺相关病毒、痘苗病毒、疱疹病毒等。逆转录病毒应用最早，研究也相当深入，目前仍被广泛应用。

2 噬菌体载体

近年来，噬菌体因其高增殖、安全、大容量等特性而受到人们重视，但由于噬菌体缺乏对哺乳类细胞的趋向性而受到限制。利用M13噬菌体通过成纤维生长因子(FGF)介导连接靶细胞，从而达到目标基因的转移。厌氧菌作为基因治疗的载体，具有肿瘤靶向性强、安全性高等特点，是一种新型的基因治疗载体。当厌氧菌携带具有治疗作用的目的基因时，可有效的抑制实体瘤细胞的生长。有人用双歧杆菌、乳酸杆菌和梭状芽孢等厌氧菌作为肿瘤基因治疗载体。

基因治疗存在的问题

一、人体基因治疗试验的危险性

在没有完全解释人类基因组的运转机制，充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前进行基因治疗是相当危险的。例如病毒感染的细胞，通常不只一种，这样，当病毒载体携带基因进入人体，它们改变的不仅是靶细胞。而且，当基因被加入DNA中时，也存在新基因加错地方的可能，因而导致癌症或其它损害的危险。当DNA直接注入肿瘤，或使用脂质体传递系统时，也存在外来基因擅自进入生殖细胞(精子或卵子)而产生遗传变异的微小机会。而转入的基因“过分表达”，合成过多原先没有的蛋白质产生危害的可能。另外，转入的基因也有引起发炎或免疫反应的可能。特别是当试验重复时，病人的病毒会感染其他人或进入外界的可能。

二、社会和伦理问题

基因诊断和治疗技术是未来医学中的主流技术,但它也是一把双刃剑。基因诊断中的道德问题包括基因取舍、基因歧视、基因隐私等，基因治疗中的道德问题包括基因设计、基因改造等。基因诊断和治疗要坚持的道德原则有人类尊严与平等原则、知情同意原则、科学性原则、优后原则和治病救人原则等。总的来说，基因疗法面临的问题与任何一个重大新技术发展时所面临的问题是一样的。这些技术能实现很多益处，但也会由于滥用而带来危害。

三、目前基因治疗所面临的问题

基因治疗是一种新的治疗手段，可以治疗多种疾病，包括癌症、遗传性疾病、感染性疾病、心血管疾病和自身免疫性疾病。过去几年里，全球基因治疗临床试验取得了很大的进步。实际上，基因治疗也遇到了很多困难。目前尚存在很多根本性的问题：许多基因缺陷病的早期诊断还有困难;缺乏对靶细胞定向导入基因的技术;基因治疗载体的安全性和有效性问题;导入基因的表达和调控问题;发现新的治疗基因，尤其是对疾病相关基因还不十分清楚的肿瘤基因治疗。

随着科学技术的飞速发展，基因治疗将会取得更大的进步和突破，运用到更广的医学领域，对人类的健康产生深远的影响。

【参考文献】

1 邓洪新,田聆,魏于全. 基因治疗的现状、问题和展望[J]. 生命科学, 2005