基因治疗技术综述指南

中央民族大学生命与环境科学学院分子生物学论文

基因治疗技术综述

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专业：10生物技术

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2013年4月27日

基因治疗技术综述

曾宇翔

（中央民族大学生命与环境科学学院北京 100081）

摘要：基因治疗是一种新的治疗手段，具有广阔的发展前景。基因治疗有望成为治疗遗传病，癌症，心血管病及其他难治性疾病的有效手段，目前以取得一定进展。本文主要对基因治疗技术的现状、方法、问题和未来发展等几方面进行综述。

关键词：基因治疗；策略；方法；应用。

20世纪是科技空前发展的时代，同样也是“生物大发现”的时代，而21世纪是基因治疗技术发展的时代。自1989年人类史上首次基因治疗方案在北京实施以来，到目前为止，基因治疗技术已经在世界各国广泛开展。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。然而基因治疗啊依然存在诸如缺少高效的传递系统、缺少持续稳定的表达和寄主免疫等一系列问题。但我们相信随着科学家对基因的不断深入研究，基因治疗一定会给人类健康事业做出巨大的贡献。本文从以下几方面将国内外近年基因治疗技术的研究情况做一综述。

1 基因治疗概念

基因治疗是向靶细胞引入正常有功能的基因，以纠正或补偿治病基因锁产生的缺陷，从而达到治疗疾病的目的的生物学高新技术。基因治疗有着狭义和广义的概念，狭义概念指用具有正常功能的基因置换或增补患者体内有缺陷的基因，因而达到治疗疾病的目的；广义概念指把某些遗传物质转移到患者体内，使其在体内表达，最终达到治疗某种疾病的方法。实施基因治疗的所需步骤大致有：(1)目的基因的筛选和植被；（2）基因载体的选择；（3）靶细胞的选择；（4）细胞转染：（5）基因的表达检测。

2 基因治疗的方法

目前基因治疗有二种形式：一是体内疗法，把一个将抗的基因拷贝插入靶细胞以补偿缺陷基因；二是体外疗法，引进经过改造的基因赋予细胞新的特征。这两者都属于体细胞基因治疗，还有一种生殖细胞基因治疗，通过干细胞或者生殖细胞进行介导的治疗手段，由于涉及一系列伦理学问题，目前仍属禁区。

体内疗法将外源基因导入受体体内有关的器官组织和细胞内，以达到治疗疾病的目的。这是一种简便易行的方法，体细胞基因治疗通过载体直接传送，将治疗性转基因制作出来，然后包装入载体中，直接注射到病人体内，到达靶器官。但其缺点是基因转染率较低。

目前研究和应用较多的还是体外疗法，即将有基因缺陷的细胞取出，在体外将外源基因导入到载体细胞，然后将基因转染后的细胞输给受着，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。

3 基因治疗的策略

3.1基因矫正功能

对于致病基因中的异常碱基进行精确恢复，而正常部分予以保留，使细胞恢复正常。这种方式在操作中要求高，实践中有一定难度。

3.2基因置换

指用正常基因通过同源重组技术，原位替换致病基因，使细胞内的DNA 完全恢复正常状态。这是最理想的基因治疗策略，尚处于基础研究阶段，未能从理论和技术上得到突破。

3.3基因增补

不删除突变的致病基因，而在基因组内额外插入正常基因，致病基因仍在其中，正常基因在体内表达出功能正常的蛋白，达到治疗疾病的目的，是目前主要使用的基因治疗策略。

3.4基因失活

向患者体内导入有抑制基因表用的反义RNA、核酸，干扰RNA等，通过这类物质抑制或降解相应的mRNA，在转录和翻译水平阻断某些基因的异常表达，而实现治疗的目的。

3.5自杀基因

在某些病毒或细菌中的某基因可产生一种酶，它可将原无细胞毒或低毒药物前体转化为细胞毒物质，将细胞本身杀死，此种基因称为“自杀基因”。

3.6免疫治疗

将某种抗体、抗原或者细胞因子的基因导入病人体内，从而改变病人的免疫状态，达到预防和治疗疾病的目的。比如将白细胞介素-2导入肿瘤病人体内，提高病人IL-2的水平，激活体内免疫系统的抗肿瘤活性，达到防治肿瘤复发的目的。

3.7耐药治疗

耐药基因治疗是在肿瘤治疗时，为提高机体耐受化疗药物的能力，把产生抗药物毒性的基因导入人体细胞，以使机体耐受更大剂量的化疗。

4 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，而这很大程度上取决于所用的载体系统。目前外源基因的转移方法主要有病毒法和非病毒法：

4.1病毒载体

病毒具有一些独特的性质如多数病毒可感染特异的细胞，在细胞内不易降解；RNA病毒能整合到染色体上等。因此病毒载体是良好的基因运转载体，现在绝大多数基因治疗临床项目采用病毒载体。

4.1.1RAN病毒载体

最常见的RNA病毒载体来源于逆转录病毒，逆转录病毒属于正练RNA病毒，可高效地感染许多类型的宿主细胞，它虽然是RNA病毒名单是有逆转录酶，可使RNA转录为DNA，在整合到宿主细胞。逆转录病毒是最先且最广泛的基因治疗载体，逆转录病毒表面的糖蛋白能被很多哺乳动物细胞膜上的特异性受体所识别，因而可以高效地将基因转移到感染细胞。它能感染光谱动物物种而无严格的组织特异性。被转移的外来基因能整合到感染细胞中而不丢失。

慢病毒载体是以HIV-1为基础发展起来的基因治疗载体。区别一般的逆转录病毒载体，他对分裂细胞和非分裂细胞都具有感染能力，它能再不存在细胞因子的情况下转换造血前体细胞。目前以在动物模型上取得了较好的结果。此外，慢病毒载体治疗神经疾病具有较大的应用前景。

4.1.2腺病毒载体

腺病毒是线性双链DNA病毒，在自然界中分布广泛。DNA每条链上都有重叠的转录单位。病毒基因组通过核孔进行转运，使初始转录的启动更容易。腺病毒载体具有容量大，可感染分裂和不分裂细胞，感染效率高，无插入致变性，增殖多等优点。但也存在一些问题，比如腺病毒如何绕开人体的免疫系统，宿主范围广泛使得腺病毒难以针对某一特定组织。4.1.3单纯疱疹病毒载体

人单纯疱疹病毒是大分子量双链DNA，可容纳大片段外源DNA。I型单纯疱疹病毒(HSV-1)属于人嗜神经病毒，可在神经元内建立潜伏感染。HSV-1可被改造成两类载体：一是扩增子载体。即仅把HSV的复制起点和包装信号序列插入到细菌质粒中；当其转染到细胞，用HSV辅助病毒超感染，便可获得含有扩增子的假病毒。另一类为重组载体，即删除了与复制相关及非必须基因，以减少细胞毒性，然后插入外源基因，用于宿主神经细胞长期表达外源基因。

4.2非病毒载体

迄今已完成的基因治疗临床研究结果都不尽如人意，其最大困难在于开发无毒、高效地基因治疗载体。虽然多数研究仍采用转染效率较高的病毒载体，但其非靶向性，有限携带能