基因治疗的研究热点与发展趋势

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

・专论・

基因治疗的研究热点与发展趋势

曹雪涛

作者简介:曹雪涛,第二军医大学免疫学教研室和全军免疫与基因治疗重

点实验室主任、教授、博士生导师,基础免疫学学科带头人。近年来,承担了多项国家和军队及上海市的科研任务包括国家863重大项目、国家杰出青年科学基金等,近5年来在国内外正式学术期刊上发表学术论文170多篇并多次应邀赴美、德、日、法等国著名学术机构如NCI 等作专题学术报告。曾获军队科技进步一等奖及二等奖各一项。作者单位:200433 第二军医大学免疫学教研室

一、概况

从分子生物学角度,可把基因治疗理解

为将正常有功能的基因置换或增补缺陷基因的方法;从更广义的疾病治疗角度,可以认为凡是将新的遗传物质转移到某个体内使其获得治疗效果的方法均属基因治疗。近年来,这一领域的研究取得了重大进展,目前世界上已有二百项左右基因治疗临床研究项目正在试验中。可以预见,基因治疗作为一种全新的疾病治疗手段,将一定程度地改变人类疾病治疗的历史进程。基因治疗研究主要有以下两大特点,也是目前基因治疗研究的两大发展方向:其一是基础研究更加深入,以解决在临床应用中遇到的一些困难及基因治疗本身需要解决的一些难点(如靶向性差、可控性小、目的基因少等)为主要研究内容;其二是临床试用项目增多,实施方案更加优化,判断标准更加客观,评价效果更加准确。本文仅对其中的一些较突出的研究热点及发展趋势作一简要介绍。

二、基因治疗载体系统的改良(一)病毒载体 有效的基因治疗依赖于外源基因的高效、稳定的表达,病毒载体介导的基因转移,以其高转染效率和良好的靶向性而成为基因治疗中应用最广泛的技术手段。目前常用的病毒载体在应用于基因治疗时有各自的优点,如逆转录病毒载体能将外源基因稳定地插入靶细胞的染色体中,且感染效率较高,因而已被用于大部分的基因

治疗项目;腺病毒载体有较大的宿主范围,可以感染非分裂期细胞,在i n vivo 基因转移中具有很大

的优势,且由于其感染细胞时不整合到宿主染色体,潜在的致癌危险小,因而倍受关注;痘苗病毒具有与腺病毒类似的可感染静息期细胞、基因不整合在宿主染色体等特点且具有大容量的优点;腺相关病毒则因能将外源基因定点整合至宿主细胞,因而具有较逆转录病毒更优越的特性;单纯疱疹病毒的优点在于具有嗜神经性,可用作中枢神经系统靶向的良好载体。但它们各自也有较多的缺点而影响了其在基因治疗中的应用和应用效果。如传统的逆转录病毒载体可能产生具有复制能力的逆转录病毒而在安全性方面具有潜在的危险;腺病毒及痘苗病毒载体由于表达时间有限而很难用于需要长期稳定表达的一些基因治疗项目,如遗传病的基因治疗等。但应用于基因治疗的病毒载体最急需解决的难点,也是所有病毒载体均存在的缺陷在于它们的靶向性和组织特异性差、可控性小,解决此难题是目前该方面研究的热门课题,已有很多学者对这一课题做了一些很有意义的工作。

解决病毒载体的靶向性问题,目前多采用将靶细胞表面特异性抗体和病毒外壳蛋白的抗体偶联成复合抗体,再将逆转录病毒与靶细胞的特异受体相连,或是采用配基与逆转录病毒外壳蛋白共表达的方法,以达到靶向基因转染的目的。但这些方法也存在一些问题,如分离合适的抗体很复杂且这些抗体存在较强的免疫原性。最近,Barry 等通过噬菌体呈现技术,去筛选靶细胞特异性结合的多肽,然后构建靶细胞特异性基因治疗载体;Roth 等通

17・上海医学1999年2月第22卷第2期

过改变腺病毒衣壳蛋白与靶细胞的结合方式也达到了增强其与靶细胞结合的靶向性和特异性的目的。在肿瘤的基因治疗研究中,肿瘤细胞特异性表达载体的构建是一重要课题。有效利用带有组织特异性的内部启动子如甲胎蛋白(AFP)启动子、癌胚抗原启动子、酪氨酸启动子等,是构建肿瘤组织特异性逆转录病毒表达载体的途径之一。此外,采用反式激活因子调节L TR启动子或采用双特异的分子桥也可解决病毒载体感染细胞的特异性问题。对靶基因表达的精确调控一直是基因治疗研究中的难题,应用组织特异性的细胞启动子也是有效调控治疗基因表达水平的重要方法,但这需要一类能被一无毒药物所诱导的启动子。如前所述的携带有酪氨酸启动子的病毒载体不仅能特异性感染黑色素瘤细胞,而且因该启动子上含有cAMP反应子,因而能被cAMP所调节。小鼠补体C3能被炎症因素所诱导,其启动子也具有此特性,Varley等建立了含有此启动子的腺病毒载体,在体内应用时外源基因的表达水平即可被L PS所调控。当然,以上研究仅是人们为解决这一难题所作的初步尝试,对现有的病毒载体加以改良并得到能在临床有效应用、靶向性好、组织特异性强且可精确调控的病毒载体还需要做大量的工作。

(二)非病毒载体 非病毒载体的研究也是基因治疗研究中的热门课题。目前常用的非病毒载体包括脂质体及多聚阳离子型载体等。脂质体介导的基因转移缺乏组织特异性和靶向性,体内导入效率低且易被网状内皮系统所吞噬,因而在临床的广泛应用受到限制。多聚阳离子型载体也具有基因转移组织特异性和靶向性差,体内导入效率低等缺点。近年来发展起来的应用分子结合体(mole2 cular conjugates)包括一些能与核酸或DNA结合的蛋白或其配体介导的基因转移克服了以上两种载体的缺点,受到了广泛的关注。该类基因转移方法是由Wu等首创的。他们利用去唾液酸糖蛋白2多聚赖氨酸共价连接物与DNA分子结合形成复合体颗粒成功地将外源基因导入体外培养的肝细胞;以后Cohen等建立了以转铁蛋白和多聚赖氨酸结合物为载体的基因转移系统。但此类载体易被溶酶体酶系降解,因而转染效率较低。Roth等建立了表皮生长因子(EGF)介导的DNA基因转染系统,成功地将外源基因转移至肺癌细胞。我国顾健人院士实验室也成功地建立了EGF介导的DNA 基因转染系统,并通过该系统将外源基因转移至EGF R阳性细胞中;汤建教授的实验室建立的基因缝线技术为心血管疾病的基因治疗提供了新的技术方法。最近,Mannino等建立了能够将质粒DNA或反义DNA转移至体内的Cochkeate介导的基因转移系统。当然,此类非病毒载体在体内的药代动力学问题仍是需要解决的难题。

三、基因导入体内新途径的建立

基因导入体内新途径的建立一方面可克服某些常规途径的缺点,另一方面又可扩大基因治疗的应用范围,给基因治疗注入新的活力。基因枪是近年来发展起来的一种能够快速介导基因转移的基因转染技术。Janssen等应用基因枪技术成功地开展了IL212基因治疗肿瘤的研究;Widern等通过基因枪将携带抗原基因的质粒导入上皮细胞并使之有效表达,诱导出了明显的体液和细胞免疫反应。通过一些新型受体细胞的介导开展基因治疗研究也是目前研究的热点之一,如本室通过腺病毒的介导,将细胞因子基因转移至树突状细胞,开展了细胞因子基因修饰的树突状细胞(DC)治疗肿瘤的研究,结果表明,细胞因子基因修饰的DC能有效地激活机体的抗肿瘤免疫功能,治疗荷瘤小鼠取得了理想的疗效。Fisher等将腺相关病毒直接注射至肌肉,成功地实现了肌肉中外源基因的导入,为某些遗传病的治疗提供了新的途径。Rade等将携带水蛭素基因的腺病毒直接注射至肌肉,并使之有效表达,成功地抑制了动脉损伤后的内膜增生。Prakash等通过口服携带尿激酶的基因工程菌治疗尿毒症的研究克服了其他基因治疗方法安全性差的缺点,具有较新的创意。细胞表面抗原CD95是新近发现的免疫分子,它的激活能导致表达此分子的肿瘤细胞凋亡,Seino等将此分子的配体CD95L 基因导入肿瘤细胞后发现,此细胞在体内的生长受到了明显的抑制,这为肿瘤的基因治疗提供了新的应用策略。此外,最近Boletta等建立了应用聚乙酸介导基因转移的基因转染法,为该方面研究提供了新的技术方法。

四、基因治疗范围或适应证的扩大

目前基因治疗的范围已从过去罕见的单基因疾病扩大至常见的单基因疾病和多基因疾病,已从治疗遗传性疾病扩展至治疗恶性肿瘤、心血管疾病(如应用F GF25基因治疗增强心脏血流和心功能)、神经系统疾病、自身免疫性疾病(如关节炎

2

7

・Shanghai Med J,Feb1999,Vol.22,No.2

相关文档
最新文档