病毒载体应用于基因治疗PPT课件
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基因治疗PPT课件
象外科移植手术，切除病变部分，换上正 常健康基因，这在目前还难以做到
(二)基因取代或基因干预
基因置换 (gene replacement)
通过体内基因同源重组,原位替换病变细胞内的致病基因
基因增补 (gene augmentation)
不除去异常基因，向靶细胞导入外源基因通过非定点 整合，使其表达产物，从而弥补缺陷基因的功能
体细胞——目前常用体细胞有：
①淋巴细胞 ②骨髓细胞 ③内皮细胞 ④皮肤纤维细胞 ⑤肝细胞 ⑥肌细胞
附:选择靶细胞依据 ①疾病累及的主要部位。 ②靶细胞来源的难易程度。 ③体外培养的成活率和存活时间。 ④接受正常基因的能力。 ⑤新的正常基因能否在靶细胞能否
正常表达和持续时间。
⑦角化细胞(keratinoyte)
第二节
基因治疗的 基本原理
基因治疗的基本程序(基本原理或基本步骤)：
治疗性基因的选择
基因载体的选择 病毒载体 非病毒载体
载体与治疗基因 将重组DNA导入靶细胞,检测目 重组及筛选鉴定 的基因和标记基因的表达产物
靶细胞的选择 体细胞 生殖细胞
基因治疗的基本程序(基本原理或基本步骤)：
基因转移 间接体内疗法 直接体内疗法
1.吸附——病毒衣壳糖蛋白与细胞膜受体特异性结合，吸 附在膜受体上。
2.入胞——病毒核酸进入host细胞，逆转录，整合到 host DNA 中去，转录、复制
3.病毒颗粒成熟——病毒核酸和病毒蛋白装配成成熟 病毒颗粒
4.病毒颗粒的释放——释放的子病毒又可感染其它细 胞，每个细胞可以释放105子病毒。
图11-2 Rous肉瘤病毒毒粒结构示意图
一.病毒载体——转基因的生物学方法
逆转录病毒载体
（一）逆转录病毒的生活（命）周期 （二）逆转录病毒的基因组结构 (三) 逆转录病毒载体结构功能特点 (四) 重组逆转录病毒载体结构 （五）重组逆转录病毒的制备 （六）重组逆转录病毒基因转移系统 （七）逆转录病毒载体介导基因转移的安全性问题
(二)基因取代或基因干预
基因置换 (gene replacement)
通过体内基因同源重组,原位替换病变细胞内的致病基因
基因增补 (gene augmentation)
不除去异常基因，向靶细胞导入外源基因通过非定点 整合，使其表达产物，从而弥补缺陷基因的功能
体细胞——目前常用体细胞有：
①淋巴细胞 ②骨髓细胞 ③内皮细胞 ④皮肤纤维细胞 ⑤肝细胞 ⑥肌细胞
附:选择靶细胞依据 ①疾病累及的主要部位。 ②靶细胞来源的难易程度。 ③体外培养的成活率和存活时间。 ④接受正常基因的能力。 ⑤新的正常基因能否在靶细胞能否
正常表达和持续时间。
⑦角化细胞(keratinoyte)
第二节
基因治疗的 基本原理
基因治疗的基本程序(基本原理或基本步骤)：
治疗性基因的选择
基因载体的选择 病毒载体 非病毒载体
载体与治疗基因 将重组DNA导入靶细胞,检测目 重组及筛选鉴定 的基因和标记基因的表达产物
靶细胞的选择 体细胞 生殖细胞
基因治疗的基本程序(基本原理或基本步骤)：
基因转移 间接体内疗法 直接体内疗法
1.吸附——病毒衣壳糖蛋白与细胞膜受体特异性结合，吸 附在膜受体上。
2.入胞——病毒核酸进入host细胞，逆转录，整合到 host DNA 中去，转录、复制
3.病毒颗粒成熟——病毒核酸和病毒蛋白装配成成熟 病毒颗粒
4.病毒颗粒的释放——释放的子病毒又可感染其它细 胞，每个细胞可以释放105子病毒。
图11-2 Rous肉瘤病毒毒粒结构示意图
一.病毒载体——转基因的生物学方法
逆转录病毒载体
（一）逆转录病毒的生活（命）周期 （二）逆转录病毒的基因组结构 (三) 逆转录病毒载体结构功能特点 (四) 重组逆转录病毒载体结构 （五）重组逆转录病毒的制备 （六）重组逆转录病毒基因转移系统 （七）逆转录病毒载体介导基因转移的安全性问题
病毒载体概述培训课件
嵌 合 型 病 毒 载 体 （ h y b r id v ir a l v e c to r ）： 指将不同病毒的基因元件进行组合，形成的重组杂合病毒。如腺 病 毒 与 A AV 病 毒 的 杂 合 体 病 毒 ， 既 具 有 腺 病 毒 的 感 染 性 和 基 因 组 特 性 （ 双 链 线 状 D N A ）， 又 具 有 A A V 病 毒 的 染 色 体 整 合 性 （ L ie b e r A e t a l. 1 9 9 9 ）。 各 种 病 毒 基 因 元 件 组 合 形 成 新 的 杂 合 载 体 的 报 道 层 出 不 穷 ， 如 单 纯 疱 疹 病 毒 扩 增 子 与 A A V 病 毒 杂 合 载 体 （ J o h n s to n K M e t a l. 1 9 9 7 ）、 腺 病 毒 与 E B 病 毒 复 制 子 杂 合 载 体 （ T a n B T e t a l. 1 9 9 9 ） 腺 病 毒 与 反 转 录 病 毒 杂 合 载 体 （ C a p le n N J e t a l. 1 9 9 9 ） 等 ， 不 一 而 足 。 这 些 杂 合 载 体 使重组病毒的特性多样化，以适应不同基因转移目的的需要。
神经系统疾病的基 因治疗； 肿瘤的基因治疗。
病毒载体研究方向
1、病毒包装系统 2、无病毒基因的病毒载体 3、靶向性病毒载体 4、可调控表达的病毒载体 5、嵌合型病毒载体 6、自我扩增型病毒载体 7、条件增殖型病毒载体 8、新病毒载体
病毒载体包装系统
组成：1、宿主细胞
2、辅助元件（辅助质粒、辅助病毒）
生物学特性
适用范围
可感染分裂细胞； 整合到染色体中； 表达时间较长； 有致癌的危险； 可感染分裂和非分裂细胞； 不整合到染色体中； 外源基因表达水平高； 表达时间较短； 免疫原性强； 可感染分裂和非分裂细胞； 整合到染色体中； 无致病性；免疫原性弱； 可长期表达外源基因； 在骨骼肌、心肌、肝脏、视 网膜等组织中表达较高；
神经系统疾病的基 因治疗； 肿瘤的基因治疗。
病毒载体研究方向
1、病毒包装系统 2、无病毒基因的病毒载体 3、靶向性病毒载体 4、可调控表达的病毒载体 5、嵌合型病毒载体 6、自我扩增型病毒载体 7、条件增殖型病毒载体 8、新病毒载体
病毒载体包装系统
组成：1、宿主细胞
2、辅助元件（辅助质粒、辅助病毒）
生物学特性
适用范围
可感染分裂细胞； 整合到染色体中； 表达时间较长； 有致癌的危险； 可感染分裂和非分裂细胞； 不整合到染色体中； 外源基因表达水平高； 表达时间较短； 免疫原性强； 可感染分裂和非分裂细胞； 整合到染色体中； 无致病性；免疫原性弱； 可长期表达外源基因； 在骨骼肌、心肌、肝脏、视 网膜等组织中表达较高；
基因治疗张幻灯片优秀课件
分子诊断
遗传性疾病的诊断
羊水和胎盘绒毛膜检测
探针杂交分析法
• 用途：用于诊断已知基因突变的疾病。 • 探针：人工合成两种寡核苷酸片段，长约
16－19个单核苷酸；其中一种是正常 的，另一种含有一个突变的单核苷酸。 探针可用同位素、生物素、地高辛等标 记。 • 样本：血液或羊水细胞。
待测样品（血细胞或羊水细胞） 提取分离DNA
恢复至正常水平的 5%-10%
维持免疫系统功能
改善病人症状
•重症联合免疫缺陷的基因治疗 腺苷脱氨酶基因治疗(1990)
Ashanti de Silva, Now 13, was the first patient to be treated with gene therapy.
1991年美国科学家对50位黑色素 瘤患者进行了基因治疗，把外源的肿 瘤坏死因子（TNF）基因导入患者体 内，从而达到杀死肿瘤细胞的功能， 研究也取得了成功。
如：哮喘病遗传度为80％、精神分裂症为80 ％、高血压遗传度为62％ 、冠心病遗传度为 65％ 、糖尿病遗传度（幼年型）为75％、 （老年型）为35％、唇裂＋腭裂遗传度为76 ％
第一节
基因诊断
基因诊断
一、概念和特点 概念：利用现代分子生物学和分子遗传
学的技术方法，直接探测基因结构及其表达 水平，从而对疾病作出诊断的方法。 分为 DNA诊断和RNA诊断两类。
们自然就想到如果能够使变异基因和异常表达 的基因变成正常基因和正常表达基因，那么就 可从根本上治愈遗传疾病，这就是基因治疗的 基本思路。
基因治疗的概念：向靶细胞或组织中引入 外源DNA片段，以纠正或补偿基因的缺 陷，关闭或抑制异常表达的基因，从而达 到治疗的目的。
2．基因治疗的历史
病毒载体应用于基因治疗
a, without adenoviral transduction; b, transduced with ZD55-MnSOD; c, transduced with ZD55-TRAIL; d, transduced with the combination of ZD55-MnSOD with ZD55-TRAIL.
腺病毒载体应用实例(2)
Her2 (human epidermalgrowth factor receptor-2)：原癌基因人类表皮生长因 子受体基因, 是一种人癌细胞表面的biomarker。
DARPin
(Designed ankyrin repeat protein)
Target
Her2
其他病毒载体-巨细胞病毒载体
细
动肿
胞
子瘤
周
血
期
管Hale Waihona Puke 调内控皮
启
导
动
向
子
启
cell
双
录病
特
调毒
异
控增
性
殖
启
的
动
特
子
异
性
转
逆转录病毒(Retrovirus)结构
逆转录病毒(Retrovirus)是 RNA病毒，它有三个结构 蛋白基因： env-编码gpl20 和gp41两种包膜糖蛋白； gag-编码病毒衣壳、基质等 结构蛋白的基因；pol-编码 逆转录酶(p66/p51)、蛋白 水解酶和整合酶。
MnSOD(Manganese superoxide dismutase):is a latent tumor suppressor gene. TRAIL:Tumor necrosis factor–related apoptosis-inducing ligand genes。 ZD55-TRAIL was shown to induce the MnSOD expression in SW620 cells.
《基因治疗》PPT课件
DNA复合物 3. 多聚物/DNA复合物 4. 其它方法
1. 裸DNA
• 方法：直接注射或基因枪轰击 • 溶液类型对基因表达有影响：
重组DNA可贮存于5%-30%的蔗糖溶液中 也可用生理盐水或PBS
2. 脂质体/DNA复合物
形成高效包装DNA的人造膜，与细胞膜极为相似。 形成脂质双层包围水溶液的脂质微球，与细胞融合后被
重症综合性免疫缺乏症（SCID）
腺苷脱氨酶（ADA）缺乏症是常染色体隐性遗传的 致死性疾病，患者由于ADA缺乏导致脱苷腺氨酸增多， 改变了甲基化能力，致使淋巴细胞受损，从而导致 免疫缺陷
1990年，首次将ADA转基因T淋巴细胞注射到 人体骨髓组织（患有－－腺苷脱氨酶（ADA） 缺乏症的4岁儿童） ，治疗SCID
细胞内吞。
人工脂质体膜具有如下特点
1. 无毒性和免疫原性 2. 可生物降解，不会在体内堆积 3. 可制成球状(0.03-50 m)，包容大小不同的生物分子 4. 可带有不同的电荷 5. 具有不同的膜脂流动性、稳定性、及温度敏感性，能适
应不同的生理要求
3. 多聚物/DNA复合物
• 阳离子多聚体 • DNA带负电 • 细胞表面带负电
（一）基因治疗的病毒载体
• 应该具有的基本条件： I. 携带外源基因并能组装成病毒颗粒 II. 介导外源基因的转移和表达 III. 对机体没有致病能力
病毒载体的产生
➢ 充分了解载体病毒的基因组结构和功能（编码区/非编 码区、结构蛋白/非结构蛋白、必须基因/非必须基因 、包装容量等）
➢ 外源基因插入病毒基因组的非必须区 • 致病基因（裂解细胞、癌基因使细胞转化）删除 • 插入外源基因长度受限删除非必须基因/必须基因（
2．种系细胞的基因治疗：在生殖细胞（精子、卵子 或未分化的受精卵）中引入正常基因或修复缺陷基因 以校正遗传缺陷。引入的外源基因（整合到基因组） 能遗传给后代。
1. 裸DNA
• 方法：直接注射或基因枪轰击 • 溶液类型对基因表达有影响：
重组DNA可贮存于5%-30%的蔗糖溶液中 也可用生理盐水或PBS
2. 脂质体/DNA复合物
形成高效包装DNA的人造膜，与细胞膜极为相似。 形成脂质双层包围水溶液的脂质微球，与细胞融合后被
重症综合性免疫缺乏症（SCID）
腺苷脱氨酶（ADA）缺乏症是常染色体隐性遗传的 致死性疾病，患者由于ADA缺乏导致脱苷腺氨酸增多， 改变了甲基化能力，致使淋巴细胞受损，从而导致 免疫缺陷
1990年，首次将ADA转基因T淋巴细胞注射到 人体骨髓组织（患有－－腺苷脱氨酶（ADA） 缺乏症的4岁儿童） ，治疗SCID
细胞内吞。
人工脂质体膜具有如下特点
1. 无毒性和免疫原性 2. 可生物降解，不会在体内堆积 3. 可制成球状(0.03-50 m)，包容大小不同的生物分子 4. 可带有不同的电荷 5. 具有不同的膜脂流动性、稳定性、及温度敏感性，能适
应不同的生理要求
3. 多聚物/DNA复合物
• 阳离子多聚体 • DNA带负电 • 细胞表面带负电
（一）基因治疗的病毒载体
• 应该具有的基本条件： I. 携带外源基因并能组装成病毒颗粒 II. 介导外源基因的转移和表达 III. 对机体没有致病能力
病毒载体的产生
➢ 充分了解载体病毒的基因组结构和功能（编码区/非编 码区、结构蛋白/非结构蛋白、必须基因/非必须基因 、包装容量等）
➢ 外源基因插入病毒基因组的非必须区 • 致病基因（裂解细胞、癌基因使细胞转化）删除 • 插入外源基因长度受限删除非必须基因/必须基因（
2．种系细胞的基因治疗：在生殖细胞（精子、卵子 或未分化的受精卵）中引入正常基因或修复缺陷基因 以校正遗传缺陷。引入的外源基因（整合到基因组） 能遗传给后代。
第九章 基因治疗(一)PPT课件
(5) 基因干扰 ：也称基因失活，有两种干扰方法：
① 抑制有害基因：导入抑癌基因（TSG)来抑制癌基因的异 常表达，但不能恢复癌基因的正常功能；
② 封闭有害基因：用反义RNA或小分子抑制RNA(siRNA)
来封闭癌基因基因，同样不能恢复癌基因的正常功能，但
可用来抑制病原体的关键基因。
(6) 免疫调节：将抗体、抗原或细胞因子的基因导入患者体内， 改变患者免疫状态，达到预防和治疗疾病的目的。
ppt精选版
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缺点是： （1）仅整合到处于分裂状态的细胞； （2）一些反转录病毒中存在原癌基因，其会
引起癌变的发生； （3）反转录病毒的LTR可致使细胞癌变； （4）常常只有短暂表达； （5）病毒滴度低（107pfu/ml）；插入容量有
限，不能插入较大的基因。
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2．构建重组反转录病毒载体
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1
1972年T.Friedmann 和R. Roblin在Science 上发表了题为“基因治疗人类的遗传病 （Gene therapy for human geneticdisease）” 的文章。
但鉴于体外重组技术刚刚问世，人们对 “基因治疗”尚感到远不可及，因而未得 到学术界的认可。
③外源野生型目的基因具有适宜的受体细胞并能在 体外有效表达；
④具有安全有效的转移载体和方法，以及可供利用 的动物模型。
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三、基因治疗的靶细胞选择
目前基因治疗中尚不能使用生殖细胞作为靶细胞， 而只能使用体细胞。选择靶细胞须考虑：
①最好为组织特异性细胞；
②细胞易获得，具有增殖优势，生命周期长，能存 活几个月至几年；
基因治疗PPT课件
3
❖ 黑色箭头所示：从患者体内分离细胞，在实验室中修饰后回输给患者（回体基因治疗） ❖ 灰色箭头所示：细胞在患者体内进行修饰（体内基因治疗）
4
基因治疗特点
❖ 普通的医疗方法对绝大多数遗传病都束手无策，即使治疗也是 治标不治本；基因治疗在基因水平上进行操作，能从源头上解 决疾病的发生。目前在没有治疗方法或疗效不佳的领域基因治 疗将大有作为
基因治疗
北京大学眼科中心 北京大学第三医院
1
目录
第一部分 基因治疗概述 第二部分 基因治疗载体选择 第三部分 基因治疗的发展历程 第四部分 临床基因治疗
2 2
一、基因治疗概述
❖ 1993年FDA定义： 基于修饰活细胞遗传物质而进行的医学干预
❖ 包括以下两方面： ➢ 患者体内分离细胞，进行体外修饰，随后再注入患者体内 ➢ 基因治疗产品直接注入患者体内，使细胞发生遗传学改变
10
❖ 反转录病毒含三个转录单位，还有一个顺式作用元件，在载体中，三个转录单位 被治疗基因替代，最大克隆的容量是8kb。重组体在特定细胞中包装，该细胞可提 供必需的三个转录单位，但不含完整的反转录病毒基因组。
11
腺病毒（AV）
❖ 双链DNA病毒，线性双链DNA基因组在细胞核内作为附加体 存在而不整合
26
首例基因治疗死亡病例
❖ 18岁的 Gelsinger成为第一例基因治疗死亡病例（1999年9月 17日）。患者患有鸟氨酸氨甲酰基转移酶缺陷，1999年在宾 西法尼亚大学接受以编码OTC基因的腺病毒基因治疗。为获得 足够的有功能的基因，通过肝动脉注射了大剂量的病毒载体。
❖ 半个世纪以来，分子生物以空前的速度迅猛发展，极大的推动了 基因工程技术和基因治疗的发展。
23
❖ 黑色箭头所示：从患者体内分离细胞，在实验室中修饰后回输给患者（回体基因治疗） ❖ 灰色箭头所示：细胞在患者体内进行修饰（体内基因治疗）
4
基因治疗特点
❖ 普通的医疗方法对绝大多数遗传病都束手无策，即使治疗也是 治标不治本；基因治疗在基因水平上进行操作，能从源头上解 决疾病的发生。目前在没有治疗方法或疗效不佳的领域基因治 疗将大有作为
基因治疗
北京大学眼科中心 北京大学第三医院
1
目录
第一部分 基因治疗概述 第二部分 基因治疗载体选择 第三部分 基因治疗的发展历程 第四部分 临床基因治疗
2 2
一、基因治疗概述
❖ 1993年FDA定义： 基于修饰活细胞遗传物质而进行的医学干预
❖ 包括以下两方面： ➢ 患者体内分离细胞，进行体外修饰，随后再注入患者体内 ➢ 基因治疗产品直接注入患者体内，使细胞发生遗传学改变
10
❖ 反转录病毒含三个转录单位，还有一个顺式作用元件，在载体中，三个转录单位 被治疗基因替代，最大克隆的容量是8kb。重组体在特定细胞中包装，该细胞可提 供必需的三个转录单位，但不含完整的反转录病毒基因组。
11
腺病毒（AV）
❖ 双链DNA病毒，线性双链DNA基因组在细胞核内作为附加体 存在而不整合
26
首例基因治疗死亡病例
❖ 18岁的 Gelsinger成为第一例基因治疗死亡病例（1999年9月 17日）。患者患有鸟氨酸氨甲酰基转移酶缺陷，1999年在宾 西法尼亚大学接受以编码OTC基因的腺病毒基因治疗。为获得 足够的有功能的基因，通过肝动脉注射了大剂量的病毒载体。
❖ 半个世纪以来，分子生物以空前的速度迅猛发展，极大的推动了 基因工程技术和基因治疗的发展。
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《基因治疗》PPT课件 (2)
精品医学
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（1） 研究基因功能的新工具
由于 RNA干扰技术具有高度的序列专一性和 有效的干扰能力，可以使特定基因沉默或功能 丧失，因此可以作为功能基因组学的一种强有 力的研究工具。
RNA干扰技术能够在哺乳动物中抑制特定基 因的表达，建立多种表型；抑制基因表达的时 间可以控制在发育的任何阶段，产生类似基因 敲除的效应。
能基因组研究领域中的有力工具，RNAi也越来越为人们所重视。
精品医学
2
2000年，RNA的研究进展被美国《科学》杂志评为重 大科技突破；
2001年“RNA干扰”作为当年最重要的科学研究成果 之一，再次入选“十大科技突破”；
2002年12月20日，Science杂志将“Small RNA & RNAi”评为2002年度最耀眼的明星。同时， Nature杂 志亦将Small RNA评为年度重大科技成功之一。
（4）能直接作“用残于渣一”些。RNA病毒
在治疗RNA病毒感染性疾病时，受体介导的反义RNA基 因 治 疗 比 一 般 的 DNA 基 因 治 疗 有 更 大 的 优 势 。 利 用 反 义 RNA可以直接作用于病毒RNA，阻断RNA病毒的繁殖。
精品医学
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/RNAi.htm
将这一现象称为RNA干扰（RNA interference ,简称RNAi)。 在随后的短短一年中，RNAi现象被广泛地发现于真菌、拟南芥、水螅、涡虫、锥 虫、斑马鱼等大多数真核生物中。这种存在揭示了RNAi很可能是出现于生命进化 的早期阶段。随着研究的不断深入，RNAi的机制正在被逐步阐明，而同时作为功
精品医学
12
A. 贾第鞭毛虫Dicer的晶体结构； RNA干扰机制示意图
精品医学
病毒载体PPT课件
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• 而且，这些新技术也带来新的问题，主要是由辅 助病毒污染及载体的不稳定性所引起。
• 构建载体的一个因素是需要维持载体的正常大小 才能完成有效地DNA的包装。这个问题可以通过 “填充”DNA来完成，尽管这些填充DNA片段的 性能可以影响转基因的表达。
• 已经明确E4基因的部分保留有利于宿主细胞战胜 T细胞免疫反应从而有利于病毒生存，因此改造载 体时可以保留部分E4基因。
• 外源基因的容量增加了：14kb • 外源基因的表达时间比第一代病毒载体有所延长，
但仍然不能长期持续表达。 • 宿主的免疫反应仍然是影响外源基因持久表达的
主要障碍，特别是在发生重复感染的时候这种作 用尤其明显。
32
第三代重组腺病毒载体
第三代腺病毒载体的构建是将病毒的其他基因全部或接 近全部删除。这就是所谓的“空肠病毒”载体，它仅保留了 ITR和包装信号序列，因此需要辅助病毒和适当的包装细胞 用于病毒的繁殖，病毒的获得需要仔细的纯化。
生化中学习过核苷酸密码子，AAA编码 赖氨酸
AAA
lysine
7
1972年Berg等在一系列的研究中发展了第一 种建立在SV40基础上的重组病毒载体，并将λ噬 菌体部分DNA片段和大肠杆菌半乳糖操纵子连接 到 SV40 DNA中。
1976年，带有λ噬菌体DNA的重组SV40载体 在猴肾体用于基因治疗有以下优点： • 转移效率较高 • 在转化的细胞中将外源基因整合到染色体上或作
为染色体外的遗传物质进行表达，两种途径可供 选择 • 有可能将外源治疗基因置于病毒调节信号的控制 下进行表达 • 能够将外源基因作为病毒微染色体的一部分，并 能进行分离
13
病毒载体作为基因治疗的工具存在的问题： 尽管病毒载体介导的基因转移在临床上已经取
• 而且，这些新技术也带来新的问题，主要是由辅 助病毒污染及载体的不稳定性所引起。
• 构建载体的一个因素是需要维持载体的正常大小 才能完成有效地DNA的包装。这个问题可以通过 “填充”DNA来完成，尽管这些填充DNA片段的 性能可以影响转基因的表达。
• 已经明确E4基因的部分保留有利于宿主细胞战胜 T细胞免疫反应从而有利于病毒生存，因此改造载 体时可以保留部分E4基因。
• 外源基因的容量增加了：14kb • 外源基因的表达时间比第一代病毒载体有所延长，
但仍然不能长期持续表达。 • 宿主的免疫反应仍然是影响外源基因持久表达的
主要障碍，特别是在发生重复感染的时候这种作 用尤其明显。
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第三代重组腺病毒载体
第三代腺病毒载体的构建是将病毒的其他基因全部或接 近全部删除。这就是所谓的“空肠病毒”载体，它仅保留了 ITR和包装信号序列，因此需要辅助病毒和适当的包装细胞 用于病毒的繁殖，病毒的获得需要仔细的纯化。
生化中学习过核苷酸密码子，AAA编码 赖氨酸
AAA
lysine
7
1972年Berg等在一系列的研究中发展了第一 种建立在SV40基础上的重组病毒载体，并将λ噬 菌体部分DNA片段和大肠杆菌半乳糖操纵子连接 到 SV40 DNA中。
1976年，带有λ噬菌体DNA的重组SV40载体 在猴肾体用于基因治疗有以下优点： • 转移效率较高 • 在转化的细胞中将外源基因整合到染色体上或作
为染色体外的遗传物质进行表达，两种途径可供 选择 • 有可能将外源治疗基因置于病毒调节信号的控制 下进行表达 • 能够将外源基因作为病毒微染色体的一部分，并 能进行分离
13
病毒载体作为基因治疗的工具存在的问题： 尽管病毒载体介导的基因转移在临床上已经取
基因治疗.ppt
四、基因治疗的途径
第一节 基因治疗的概念及其策略
四、基因治疗的途径
1. ex vivo法，是将受体细胞在体外培养，转入外源基因， 经过适当的选择系统，把重组的受体细胞回输到患者体 内，让外源基因表达以改善患者症状。
2.in vivo法，直接将外源DAN注射到机体内，使其在体 内表达发挥治疗作用。in vivo法比ex vivo法更简单、直 接和经济，疗效也比较确切，常用的体内基因直接转移 手段有病毒介导，脂质体介导和基因直接注射等。
第一节 基因治疗的概念及其策略
二、基因治疗的前提条件
1、发病机制在DNA水平上已经清楚 ； 2、要转移的基因已经克隆分离，其表达产物有详尽 的了解 ； 3、该基因正常表达的组织可在体外进行遗传操作。
第一节 基因治疗的概念及其策略
三、基因治疗的总体策略
（1）基因置换（gene replacement） 用正常基因在原位替换致病基因，使细胞DNA完全恢复正常状态；
第一节 基因治疗的概念及其策略
六、 基因治疗的现状与展望
1990年9月，美国批准世界上首个基因治疗方案，腺 苷酸脱氢酶（ADA）基因对两位因ADA基因缺陷而导 致严重免疫缺损的女孩进行治疗，获得了令人满意的 结果。迄今报道已有数千例经基因治疗的患者，病种 主要是恶性肿瘤，艾滋病、肺囊性纤维化等。
第二节 基因治疗的载体
肿瘤的基因治疗
肿瘤的发生是由于某些元癌基因的激活、抑癌基因 的失活及凋亡相关基因的改变从而 导致细胞增殖分 化和凋亡失调。针对肿瘤发生的遗传学背景，将外 源性目的基因引入肿瘤细胞或其他体细胞内以纠正 过度活化的基因或补偿缺陷的基因，从而达到治疗 肿瘤的目的，即为肿瘤的基因治疗。
肿瘤的基因治疗
针对抑癌基因的基因治疗 针对癌基因的治疗 肿瘤免疫基因治疗
第一节 基因治疗的概念及其策略
四、基因治疗的途径
1. ex vivo法，是将受体细胞在体外培养，转入外源基因， 经过适当的选择系统，把重组的受体细胞回输到患者体 内，让外源基因表达以改善患者症状。
2.in vivo法，直接将外源DAN注射到机体内，使其在体 内表达发挥治疗作用。in vivo法比ex vivo法更简单、直 接和经济，疗效也比较确切，常用的体内基因直接转移 手段有病毒介导，脂质体介导和基因直接注射等。
第一节 基因治疗的概念及其策略
二、基因治疗的前提条件
1、发病机制在DNA水平上已经清楚 ； 2、要转移的基因已经克隆分离，其表达产物有详尽 的了解 ； 3、该基因正常表达的组织可在体外进行遗传操作。
第一节 基因治疗的概念及其策略
三、基因治疗的总体策略
（1）基因置换（gene replacement） 用正常基因在原位替换致病基因，使细胞DNA完全恢复正常状态；
第一节 基因治疗的概念及其策略
六、 基因治疗的现状与展望
1990年9月，美国批准世界上首个基因治疗方案，腺 苷酸脱氢酶（ADA）基因对两位因ADA基因缺陷而导 致严重免疫缺损的女孩进行治疗，获得了令人满意的 结果。迄今报道已有数千例经基因治疗的患者，病种 主要是恶性肿瘤，艾滋病、肺囊性纤维化等。
第二节 基因治疗的载体
肿瘤的基因治疗
肿瘤的发生是由于某些元癌基因的激活、抑癌基因 的失活及凋亡相关基因的改变从而 导致细胞增殖分 化和凋亡失调。针对肿瘤发生的遗传学背景，将外 源性目的基因引入肿瘤细胞或其他体细胞内以纠正 过度活化的基因或补偿缺陷的基因，从而达到治疗 肿瘤的目的，即为肿瘤的基因治疗。
肿瘤的基因治疗
针对抑癌基因的基因治疗 针对癌基因的治疗 肿瘤免疫基因治疗
《昆虫杆状病毒载体》课件
成本。
02
CATALOGUE
昆虫杆状病毒载体的构建与改造
杆状病毒基因组的组成与结构
杆状病毒基因组由一个环状双 链DNA分子组成，大小通常在
80-180kb之间。
基因组染所需的蛋白。
杆状病毒基因组结构复杂，具 有多个转录单位和调节序列。
杆状病毒基因的克隆与表达
局限性
杆状病毒载体也存在一些局限性，例如可能会引起宿主免疫反应、潜在的基因突变和重组风险等。此外，杆状病 毒载体的制备和纯化过程较为复杂，成本较高，限制了其在临床上的广泛应用。
杆状病毒载体在基因治疗中的临床试验与案例分析
临床试验
目前，杆状病毒载体已经在多种疾病的治疗中进行了临床试验，包括遗传性疾病、肿瘤 和病毒感染等。其中，一些试验已经取得了较好的治疗效果，但仍需要进一步的研究和
特性
具有宿主范围窄、对宿主细胞毒 性低、易于操作等优点，是研究 昆虫生理和疾病控制的重要工具 。
昆虫杆状病毒载体的应用领域
01
02
03
基因表达
利用昆虫杆状病毒载体将 外源基因导入昆虫细胞， 实现目的基因的高效表达 。
基因治疗
通过昆虫杆状病毒载体将 正常基因导入病变昆虫， 纠正基因缺陷，达到治疗 目的。
验证。
案例分析
以遗传性疾病为例，杆状病毒载体被用于治疗囊性纤维化、血友病和镰状细胞贫血等疾 病。通过将正常基因导入患者细胞，可以改善患者的症状和生活质量。此外，在肿瘤治
疗方面，杆状病毒载体也被用于抑制肿瘤生长和扩散，以及提高肿瘤免疫治疗效果。
04
CATALOGUE
昆虫杆状病毒载体在疫苗研发中的应用
安全性评价标准
评价杆状病毒载体的安全性，需 要制定相应的标准，如病毒的毒 力等级、免疫反应程度等，以确 保使用安全。
基因治疗ppt课件
ppt课件.
11
质粒载体介导的细胞内表达siRNA法
通常通过带有RNA pol Ⅲ启动子的siRNA表达 质粒载体，将长度为21nt的针对特定基因的双 链siRNA或者长度为45～50nt的小分子发夹 RNA (small hairpinRNA ,shRNA)转染到细胞 中，shRNA在细胞内会自动被加工成siRNA， 从而引发“沉默”或表达抑制。
此病毒可以作为新型、安全性单纯疱疹病毒 载体，用于临床实验的研究。HSV载体不仅 感染神经元细胞，亦可感染非神经元细胞如 上皮细胞，目前HSV载体已用于恶性间皮瘤、 帕金森症等疾病的治疗研究中。
ppt课件.
4
HSV作为基因治疗载体有以下特点：
（1）基因组序列已十分清楚； （2）可容30kb外源DNA； （3）宿主范围广，可感染脊椎动物的各种细
（四）单纯性疱疹病毒载体
单纯性疱疹病毒（herpes simplex virus, HSV）基因组为152kb的双链DNA，有3个 复制起始点，3个包装信号位点。 特点： 1.缺失多个基因 仍能复制； 2.只要有包装信号，外源DNA就可 被包装入
病毒颗粒。
ppt课件.
1
1型单纯疱疹病毒（HSV-1）属于人嗜神经病毒，可
ppt课件.
13
ppt课件.
14
虽然siRNA在哺乳动物细胞中的应用才开始不久， 但它正以飞快地速度发展成为基因治疗的一种新方 法。
如果siRNA通过尾静脉高压注射能有效到达肝脏， 那么他将有希望广泛应用于治疗各种肝病。
A.P.McCaffrey等（2003）通过表达shRNA的载体 在培养细胞水平和转染HBV质粒后免疫活性缺失 的Ceu I消解的pAdeno-X载体中。
第3节 基因工程的应用-基因治疗 研究课课件(共21张PPT)
？？？插入的外源DNA DNA连接酶
？？？ ？？？
PCR
被插入的DNA片段
测序
外源DNA插入了哪些位置
目的基因的检测与鉴定
取组织样本，根据载体 LTR序列设计探针进行 DNA分子杂交
目的基因的检测与鉴定
取皮肤组织样本，用抗 laminin-332抗体进行抗 原抗体杂交
哈桑在治疗后的状况
基辛格的体内基因治疗
基因工程的应用 ——基因治疗
哈桑在治疗前的状况
逆转录病毒的增殖
构建基因表达载体 借助载体达到什么目的？
构建基因表达载体 减什么？加什么？
理想的基因表达载体
逆转录 酶பைடு நூலகம்
？
整合酶
蛋白质外壳+囊膜
gag pol env
转录
重组病毒
逆转 录酶
整合 酶
蛋白质外壳+囊膜
？？？ 插入的外源DNA 酶切
基因治疗的发展
科研工作者：努力提高基因治疗的安全性和 有效性 监管部门：完善监管制度，解决伦理冲突
腺病毒载体能进入非分裂 细胞，其DNA不会整合到染色体 DNA中。
重组腺病毒载体怎样构建？
利用腺病毒载体对囊性纤维化患者 进行体内基因治疗的试验
2018年， Luxturna成功治 疗先天性黑蒙病
2012年获批的首款基 因治疗药物，治疗脂蛋 白脂肪酶缺乏引起的肌 肉萎缩。
新冠肺炎的腺病毒载体疫苗
？？？ ？？？
PCR
被插入的DNA片段
测序
外源DNA插入了哪些位置
目的基因的检测与鉴定
取组织样本，根据载体 LTR序列设计探针进行 DNA分子杂交
目的基因的检测与鉴定
取皮肤组织样本，用抗 laminin-332抗体进行抗 原抗体杂交
哈桑在治疗后的状况
基辛格的体内基因治疗
基因工程的应用 ——基因治疗
哈桑在治疗前的状况
逆转录病毒的增殖
构建基因表达载体 借助载体达到什么目的？
构建基因表达载体 减什么？加什么？
理想的基因表达载体
逆转录 酶பைடு நூலகம்
？
整合酶
蛋白质外壳+囊膜
gag pol env
转录
重组病毒
逆转 录酶
整合 酶
蛋白质外壳+囊膜
？？？ 插入的外源DNA 酶切
基因治疗的发展
科研工作者：努力提高基因治疗的安全性和 有效性 监管部门：完善监管制度，解决伦理冲突
腺病毒载体能进入非分裂 细胞，其DNA不会整合到染色体 DNA中。
重组腺病毒载体怎样构建？
利用腺病毒载体对囊性纤维化患者 进行体内基因治疗的试验
2018年， Luxturna成功治 疗先天性黑蒙病
2012年获批的首款基 因治疗药物，治疗脂蛋 白脂肪酶缺乏引起的肌 肉萎缩。
新冠肺炎的腺病毒载体疫苗
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LTR
1
3
重组逆转录病毒 (核酸部分只能是逆转录病
毒载体)
4
2
LTR gag pol env LTR 辅病毒 Gag蛋白 PoL蛋白 Env蛋白
包装细胞系
5
LTR 目的基因 标记基因 LTR
靶细胞
假病毒颗粒的产生并感染靶细胞
10
逆转录病毒载体应用实例
11
Stage-20 G3 embryos
Stage-28 G3 embryos
12
腺病毒(Adenovirus)结构
knob
腺病毒是一种无外壳的双链 DNA病毒，基因组长约36kb， 衣壳（capsid）呈规则的20面 体结构，直径约80-110nm。 衣壳含有240个六联体 （hexon）、12个五联体 （penton）和12根纤毛 （fiber）。五联体（penton） 和纤毛的头节区（knob）可 与细胞表面的病毒受体结合， 在病毒感染细胞过程中起着非 常重要的作用。
腺病毒载体应用实例(2)
Her2 (human epidermalgrowth factor receptor-2)：原癌基因人类表皮生长因 子受体基因, 是一种人癌细胞表面的biomarker。
17
DARPin
(Designed ankyrin repeat protein)
Target
Her2
用途：基因转移和表达
1、基因治疗 2、疫苗
3、器官移植
4、组织工程 5、转基因动物 6、基因功能研究
2
直接体内法(in vivo)
3
间接体内法(ex vivo)
4
病毒载体的靶向性
转导靶向性
改造病毒外壳/外膜
连接靶向性结合分子
Modified virus
组
肿
织
瘤
特
选
异
择
性
性
启
启
动
动
子
子
转录靶向性（特异性）
MnSOD(Manganese superoxide dismutase):is a latent tumor suppressor gene. TRAIL:Tumor necrosis factor–related apoptosis-inducing ligand genes。
15
ZD55-TRAIL was shown to induce the MnSOD expression in SW620 cells.
18
19
其他病毒载体-巨细胞病毒载体
Animal: Rhesus macaques SIV: Simian immunodeficiency virus Vaccine: RhCMV/SIV vectors (巨细胞
病毒载体,携带SIV部分基因组)
20
SIV vaccine
HIV vaccine
病毒载体应用于基因治疗
1
病毒载体概述
要求：1、携带外源基因并能包装成感染性病毒颗粒
2、介导外源基因转移和表达 3、对机体不致病
容量：自身基因组大小的105%-110%
类型：1、重组型病毒载体
可复制型 复制缺陷型
2、无病毒基因的病毒载体
复制缺陷型
组成：1、病毒复制和包装元件
2、病毒基因 3、插入的外源基因或元件 4、病毒外壳/外膜
21
22
调节和 启动转录
产生病毒 产生 产生病毒 核心蛋白 逆转录酶 外膜蛋白
8
逆转录病毒载体的构建
常用的是莫洛尼小鼠白血病病毒(MoMLV)构建的 各类逆转录病毒载体。
长末端 重复基e因nv LTR
调节和 启动转录
9
逆转录病毒载体
LTR
φ
目的基因
标记基因
a, without adenoviral transduction; b, transduced with ZD55-MnSOD; c, transduced with ZD55-TRAIL; d, transduced with the combination of ZD55-MnSOD with ZD55-TRAIL. 16
13
腺病毒感染通路
1.结合细胞 表面受体
2.内吞作用 进入细胞
3.转位到细 胞核
4.释放病毒 DNA
14
腺病毒载体应用实例(1)
中国科学院生化研究所刘新垣院士提出了癌症的靶向双基因病毒治疗策略， 用重组腺病毒ZD55-MnSOD和重组腺病毒ZD55-TRAIL联合治疗人结肠直 肠癌。并且该腺病毒EIA基因自身的启动子被hTERT启动子所取代，使得该重组 腺病毒变成一种依赖端粒酶的条件复制型增殖病毒。
细
动肿
胞
子瘤
周
血
期
管
调
内
控
皮
启
导
动
向
子
启
cell
双
录病
特
调毒
异
控增
性
殖
启
的
动
特
子
异
性5
转
逆转录病毒(Retrovirus)结构
逆转录病毒(Retrovirus)是 RNA病毒，它有三个结构 蛋白基因： env-编码gpl20 和gp41两种包膜糖蛋白； gag-编码病毒衣壳、基质等 结构蛋白的基因；pol-编码 逆转录酶(p66/p51)、蛋白 水解酶和整合酶。
6
逆转录病毒的生活周期 进入宿主细胞 双链RNA
逆转录酶 双链DNA前病毒 整合到宿主细胞基因组DNA中
宿主细胞RNA聚合酶II mRNA 病毒RNA基因组 作为合成相应
病毒蛋白质的模板
包装成新的病毒颗粒，离开宿主
7
DNA前病毒的结构特征
长末端 重复序列 包装信号
LTR
φ gag
pol
env LTR