心血管疾病基因治疗研究中基因转移载体的生物安全性探讨

心血管疾病基因治疗研究中基因转移载体的生物安全性探讨多种心血管疾病包括缺血性心肌病、动脉粥样硬化、高血压、心力衰竭等，可以采用基

因治疗获得较好疗效。然而，心血管病基因治疗与其他疾病的基因治疗一样，在世界范围内

还处在试验阶段。对心血管疾病进行基因治疗，需高效的基因转移载体和转移体系将目的基

因导入心血管，并安全可靠地表达。基因治疗载体的选择是决定基因治疗是否有效的重要因

素之一。理想的基因转导载体应该无致病性、可以有效转导靶细胞，转基因可以整合到宿主

基因组，长时间稳定表达并可调控，同时只有最小程度的副作用[1]。在用基因治疗纠正疾病

缺陷时，其安全性研究及评价也就成为人类迫切需要解决的问题，生物安全性一直以来都是

人们在构建基因治疗载体时所关注的重要问题。目前，应用于基因治疗的载体主要可分为病

毒载体和非病毒载体。

在临床应用上，有着较高转染效率的病毒载体一直处于主导地位。腺病毒是目前广泛应

用于心血管基因转移的病毒载体，腺病毒不仅可感染增殖的细胞，亦感染非增殖的细胞，因此，腺病毒载体最适合于心血管系统的基因转移，目前已进入III期临床试验，应用于心血管

疾病的防治已近于现实。但是，病毒载体的安全性却不尽如人意：1999 年美国青年Jesse Gelsinger接受腺病毒载体介导的基因治疗时不幸身亡，使人们不得不重新审视病毒载体；2002年，在不到4 个月的时间内，法国接连有两个儿童在接受逆转录病毒介导的基因治疗后

出现了类似白血病的症状，这直接导致了人们对基因治疗方式的怀疑。通过病毒将外源基因

携带入人体，会不会干扰人体正常的基因活动？会不会在人体发挥应有的正常作用？作为载

体的病毒会不会重组出新的高传染性疾病（如脑炎）或发生肿瘤？导入或去除遗传成分，是

否会危及人类的生存？[2]此外，还要考虑病毒载体进入人体后的免疫反应问题，腺病毒载体

可与细胞基因的重组，使腺病毒结构蛋白表达，引起机体免疫反应。天生的和后天形成的针

对腺病毒载体的免疫反应仍是这项技术应用的严重障碍，因为免疫反应不仅可使外源基因表

达时间缩短，而且可能导致严重的副作用，即使是第三代腺病毒载体也能引起一定程度的免

疫反应，产生免疫反应的机制主要和 CD4+T细胞、细胞毒性T细胞(CTLs) 介导的免疫有关，B

淋巴细胞也可能参与，免疫反应早期先有炎症介质聚集，然后吸引中性粒细胞、CD11b+细胞

参与介导免疫反应。准确地将腺病毒载体导向靶部位，提高局部治疗因子浓度，延长局部滞

留时间，减少进入全身循环的量，给药方式的选择也很重要。尽管给药方式多样，但临床治

疗中最大的障碍是细胞毒性和腺病毒滞留在非靶向组织，参与的因素和机制仍不明了，静脉

注射的病毒颗粒绝大多数滞留在肝脏并继发炎性反应[3]。

与病毒载体比较，非病毒载体具有低毒、低免疫反应、外源基因整合几率低、无基因插

入片段大小限制、使用简单、制备方便、便于保存和检验等优点，因此非病毒载体在心血管

病基因治疗中的应用越来越多。尽管如此，非病毒载体的生物安全性问题依然需要得到关注。第一，非病毒基因载体本身带来的毒性：用作基因治疗的载体多种多样，由载体本身带来的

毒性不可忽视。阳离子脂质体是研究最为广泛的非病毒型基因载体，有报道指出，某些阳离

子脂质体会导致肝坏死和以内皮细胞凋亡为特征的肺部毒性反应。也有研究发现，动脉内用

药后，脂质体/ DNA复合体的聚集造成的微梗塞也会带来组织局部缺血和心肌损伤[4]。第二，非病毒基因载体可能对血液系统产生影响：纳米尺寸下的非病毒基因载体有强大的吸附能力，可吸附血浆中富含的各种蛋白质，在吸附的过程中蛋白质分子一部分二级结构会受到破坏，

极有可能改变蛋白质分子的构象，从而造成其功能的丧失或变化；除了血浆中的蛋白质外，

纳米粒子还有可能与细胞表面的受体蛋白发生非特异性吸附，将激素、抗体、生长因子等信

息分子屏蔽，影响细胞的信号传导，使细胞失去接受信号做出应答的功能。第三，基因载体

的血液相容性：由于直接与血液接触，血液中的血小板、红细胞、白细胞、血浆蛋白、细胞

因子等成分均可与载体作用，可能产生诸如血栓形成、溶血、血浆蛋白黏附、补体系统中不

同补体的增减、细胞因子的抑止和激活等结果。已有研究显示，向小鼠静脉注射某些脂质体

/DNA复合体后，依赖于注射剂量的血液学和血清学变化相当显著，包括严重的白细胞减少，血小板减少，以及血清中转氨酶含量的提高。第四，非病毒基因载体与免疫反应：低免疫原

性是非病毒纳米基因载体的特点之一，尽管如此，脂质体/DNA复合体全身用药依然可以快速激活先天免疫系统，动物实验显示，局部给药和全身给药时，脂质体/DNA复合体均具有免疫

学活性，免疫应答以大量炎症细胞因子的诱导产生为标志：肿瘤坏死因子α、干扰素γ、白介素6[5]。作为非病毒基因载体,靶向性也是一个重要指标，介导的基因倘若在非靶细胞或正常组织中表达,将有可能引起细胞的恶性转化。另外，基因表达产物若是异源性的，则有可能引起免疫反应，产生中和抗体并诱发细胞毒性。

目前虽然已有多个病毒和非病毒的基因载体用于心血管疾病的基因治疗，但多存在安全隐患。我们只有大力发展安全、有效、可控、简便易行的基因转移体系，关注其生物安全性问题，并针对性的在各方面不断改进，心血管病基因治疗才能更广泛的发展。正如Anderson[6]所说：“只有基因转移载体能发展到像药物胰岛素那样安全有效地注射进患者体内的时候，基因治疗才会对我们群体的健康保障产生主要影响”。

参考文献

[1] 刘亚萍,陈新军,温绍君.心血管疾病的基因治疗进展.心肺血管病杂志,2007,26(2):126-128.

[2] 谢宝丽，张丽娜，夏琦.病毒载体与心血管病的基因治疗.热带医学杂志,2005,5(1):118-120.

[3] 郝嘉，游凯，肖颖彬.腺病毒载体，最有潜力的心血管疾病治疗载体？中国医科大学学报,2010,39(9):689-693.

[4] Wright MJ, Rosenthal E, Stewart L, et al. Galactosidase stain ing following i nt racoronary infusion of cationic liposomes in the in vivo rabbit heart is produced by microinfarction rather than effective gene t ransfer: a cautionary tale. Gene T herapy, 1998; 5: 301.

[5] Oyewum i MO, Yokel RA, Jay M, et al . Comparison of cell uptake, biodistribution and tumor retention of folate coated and PEG coated gadolinium nanoparticles in tumor bearing mice. Journal of Controlled Release, 2004, 95:613.

[6] Anderson WF. Human gene therapy. Science, 1992, 256:808.