基因治疗研究现状

胶质瘤基因治疗研究现状

摘要：恶性胶质瘤的常规治疗效果较差，而近几年在胶质瘤的基因治疗方面研究取得一定进展，目前其基因治疗的分子策略主要包括细胞周期调节、自杀基因疗法、免疫基因疗法、抗侵袭治疗、抗血管生成治疗、PKR途径等，基因转运系统包括腺病毒、逆转录病毒、腺相关病毒等病毒载体，对病毒的改造主要是增加载体的靶向性及可控性，另外一种新型载体是溶瘤病毒和非病毒载体，而最有前景的是联合基因治疗和基因治疗与传统化疗、放疗的结合。

关键词：胶质瘤；基因治疗；载体

恶性胶质瘤是颅内最常见的肿瘤，在所有颅内肿瘤中脑胶质瘤约占40%，预后较差，平均存活期仅为9至12月。尽管近年来胶质瘤在手术、化疗与放疗方面取得很大进步，但其治疗效果并没有得到显著提高。近年来随着分子生物学技术的迅速发展，肿瘤基因治疗的发展亦较迅速。目前国内、外许多学者广泛开展脑胶质瘤基因治疗研究，并取得初步效果。我们从目的基因与转运系统两方面进行讨论。

1 胶质瘤基因治疗的分子策略

当前胶质瘤基因治疗的分子策略包括以下几点：（1）细胞周期调节基因及凋亡基因（2）自杀基因（3）免疫调节基因（4）肿瘤侵袭抑制基因（5）血管生成抑制基因（6）PKR途径。以上各策略可相互联系，并相互联合。

1.1细胞周期调控与诱导凋亡

P53作为抑癌基因，维持基因组的稳定，可调节细胞周期，激活细胞凋亡。胶质瘤的早期发生与P53突变有关，发生率约40%。用腺病毒作载体介导P53转入P53突变型胶质瘤细胞，首先诱导P21蛋白表达，并诱导BAX表达，可使细胞周期阻滞于G1期，诱导凋亡发生，抑制肿瘤细胞生长，使肿瘤体积缩小。P53参与细胞周期与凋亡的调控，通过P21与BAX 两条途径。P53基因变异能明显降低恶性脑胶质瘤对化疗的敏感性，而将野生型P53基因导入P53基因缺乏的胶质瘤细胞中，能明显增强细胞对化疗和放疗的敏感性。P53基因在脑胶质瘤的高突变率为脑胶质瘤的靶向性基因治疗提供了重要的基础[ ]。

E2F-1也是一种重要的抑癌基因，其表达蛋白正性调控S期基因转录，驱动细胞周期从G1期到G2期。胶质瘤细胞单独转导E2F-1基因或联合P53基因，均可促进细胞凋亡，对P53耐受的一部分细胞，E2F-1仍具有促进凋亡的作用。与P53基因不同的是，E2F-1基因并不通过诱导BAX的表达来实现其促进细胞凋亡的作用，而是直接调控细胞周期[ ]。E2F-1基因的副作用是它对正常细胞的毒性和潜在的致瘤性。

P16、RB、PTEN作为抑癌基因参与了细胞周期与凋亡的调控，而Bcl-2基因家族、Casepase 家族、Fas-ligand、TNF相关的凋亡诱导配体等凋亡相关基因，它们都可促进肿瘤细胞的凋亡。这些方法都可通过与放射治疗或化疗相结合，而提高肿瘤对放射线和细胞毒性药物的敏感性。

1.2 自杀基因疗法

自杀基因是一类药物代谢基因，导入细胞后使无毒性的前体药物代谢转化为毒性较强的细胞毒药物，以选择性地杀伤基因导入的肿瘤细胞。在胶质瘤中单纯疱疹病毒胸苷激酶基因(HSV-tk)研究较多，TK基因编码的激酶使GCV磷酸化，激活GCV，导致细胞死亡。GCV 杀灭肿瘤细胞的机制除其本身细胞毒作用外，更为重要的是它可产生旁观者效应，其机理包括：（1）细胞毒性产物通过细胞间的缝隙连接进入邻近细胞。（2）被破坏的细胞释放毒性物质和凋亡小体进入周围微环境，并被邻近细胞摄取。（3）自杀基因杀死的细胞释放细胞因子，进一步吸引免疫细胞进入肿瘤，介导抗肿瘤免疫反应。（4）导致血管内皮细胞死亡，引起肿

瘤细胞缺血坏死。在肿瘤细胞中旁观者效应的物质基础—缝隙连接数量较正常细胞缺乏，利用环腺苷酸(cAMP)可以诱导缝隙连接形成或导入缝隙连接的亚单位—连接素43 (connexin 43 )的cDNA，从而大大加强旁观者效应[ ]。尽管HSV-TK/GCV系统在体外实验和动物实验中取得一定进展，在临床试验中仍显示出局限性。主要原因是HSV导入效率较低，并缺乏靶向性；HSV只能作瘤腔周围局部注射，作用范围有限；GCV向胶质瘤细胞转运能力有限[ ]。

另一个自杀基因系统是CD基因，其表达产物胞嘧啶脱氨酶能将无毒的5-氟胞嘧啶（5-FC）转化为强烈的细胞毒性药物5-氟尿嘧啶（5-FU），5-FU经细胞代谢成为5-氟-2-脱氧尿嘧啶核苷酸，可抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶，阻断脱氧尿嘧啶核苷酸转变为胸腺嘧啶核苷酸，从而抑制细胞DNA合成。和HSV-TK系统相似，CD基因系统在细胞转染CD基因后不仅杀伤转染细胞，同时通过旁观者效应杀伤周围未转染CD基因的细胞[ ]。在一些临床前实验中CD/5-FC系统被认为比HSV-TK/GCV系统对癌细胞有更强的杀灭效率。这主要是由于5-FC 及其代谢产物更容易扩散并穿过细胞膜。

1.3免疫基因治疗研究[ ]

这主要包括三个方面，1肿瘤抗原提呈功能的加强：肿瘤抗原提呈直接与肿瘤免疫相关，增强抗原提呈能力的途径有细胞因子的刺激与树突细胞的激活。从临床患者的血液和脑胶质瘤手术切除标本中获取自身抗原提呈细胞，在体外经GM-CSF等细胞因子作用下扩增，抗原提呈细胞体外表达肿瘤抗原的DNA或mRNA，然后回输入病人的体内，由此调动患者的肿瘤抗原免疫识别，产生抗肿瘤免疫反应。2 细胞因子基因转导肿瘤细胞：细胞因子参与免疫反应的多个环节。将IL- 2基因体外转导脑胶质瘤细胞，体外培养扩增后接种于病人自身皮下，可发现肿瘤病灶明显缩小，颅内胶质瘤明显坏死。目前已报道用于胶质瘤基因治疗的细胞因子很多，有IFN-γ、β、IL-1β、IL-2、4、7和MCSF等。这种治疗方式的缺陷在于首先要取得患者的肿瘤组织，同时有些细胞因子基因转导后其表达率不高。3 B7共刺激分子基因导入肿瘤细胞：肿瘤细胞的免疫耐受与恶性肿瘤细胞表面B7共刺激分子缺失有关，B7分子的导入可激活CD8+CTL细胞，引起肿瘤消退。向恶性脑胶质瘤细胞表面转导B7共刺激分子基因或MHCⅠ类分子基因，可激发T淋巴细胞的抗肿瘤免疫反应，引起胶质瘤的消退。

1.4 抗侵袭治疗

胶质瘤具有高度侵袭性，这直接与预后差相关，故抗侵袭治疗对胶质瘤具有特殊的价值。肿瘤的侵袭主要分三步，即粘附、溶解与运动，其中蛋白水解酶MMP介导的细胞外基质降解处于中心作用，故抗侵袭治疗成为胶质瘤治疗中的关键步骤对MMP的调控研究成为抗侵袭治疗的热点。TIMP作为MMP的抑制剂，其表达与胶质瘤的恶性级别及细胞的侵袭力呈负相关，导入TIMPs可下调MMP的表达，可减少肿瘤的局部侵袭与远处转移。nm-23基因是一种肿瘤转移抑制基因，包括nm23- H1和nm23-H2,它通过调节大G蛋白介导的细胞信号转导，影响细胞增殖分化和细胞骨架蛋白的生物活动，从而抑制肿瘤细胞浸润和转移。研究表明胶质瘤中存在nm-23基因的缺失，而转入基因后可使细胞侵袭力下降。其它多种细胞粘附分子如NCAM、整合素等，在胶质瘤中的表达明显减少，而基因转入可逆转肿瘤的侵袭表型[ ]。

1.5 抗血管生成疗法

实体瘤的特征之一是能刺激宿主的毛细血管内皮细胞持续生长，肿瘤的发生、发展、转归在很大程度上依赖于血管生成（angiogenesis）。抗肿瘤血管生成治疗可肿瘤生长处于抑制状态，有效地抑制肿瘤生长，使肿瘤长期处于休眠状态。它的优势是：A 抗肿瘤血管生成治疗不是直接攻击肿瘤细胞，不会产生放疗和化疗所造成的肿瘤细胞遗传性状的不稳定和治疗后耐药性。B 由于肿瘤部位的血管内皮细胞比肿瘤细胞遗传性状稳定，而正常血管内皮细胞处