基因治疗的原理

基因内治疗的原理

内容提要

一、基因治疗的策略

二、基因转移技术

三、基因干预

一、基因治疗的策略

（一）基因置换（gene replacement）

定义：指将特定的目的基因导入特定细胞，通过定位重组，以导入的正常基因置换基因组内原有的缺陷基因。

目的：将缺陷基因的异常序列进行桥正。

(二) 基因添加

基因添加或称基因增补（gene augmentation）: 通过导入外源基因使靶细胞表达其本身不表达的基因。

类型:

1、在有缺陷基因的细胞中导入相应的正常基因，而细胞内的缺陷基因并未除去，通过导入正常基因的表达产物，补偿缺陷基因的功能。

2、向靶细胞中导入靶细胞本来不表达的基因，利用其表达产物达到治疗疾病的目的。（三）基因干预

基因干预（gene interference）:

采用特定的方式抑制某个基因的表达，或者通过破坏某个基因的结构而使之不能表达，以达到治疗疾病的目的。

（四）自杀基因治疗

自杀基因治疗:恶性肿瘤基因治疗的主要方法之一。

原理:将“自杀”基因导入宿主细胞中，这种基因编码的酶能使无毒性的药物前体转化为细胞毒性代谢物，诱导靶细胞产生“自杀”效应，从而达到清除肿瘤细胞的目的。（五）基因免疫治疗

通过将抗癌免疫增强细胞因子或MHC基因导入肿瘤组织，以增强肿瘤微环境中的抗癌免疫反应。

二、基因转移技术

1.病毒介导的基因转移系统。

2.非病毒介导的基因转移系统。

1.病毒介导的基因转移系统

病毒载体介导的基因转移效率较高，因此它也是使用最多的基因治疗载体。据统计，有72%的临床实验计划和71%的病例使用了病毒载体，其中用得最多的是逆转录病毒载体。

(1) 逆转录病毒载体

逆转录病毒载体的特点

逆转录病毒载体的主要

（2）腺病毒(adenovirus，AV)载体

腺病毒是一种大分子(36 kb)双链无包膜DNA病毒。它通过受体介导的内吞作用进入细胞内，然后腺病毒基因组转移至细胞核内，保持在染色体外，不整合进入宿主细胞基因组中。

腺病毒是人类呼吸道感染的病原体，但目前尚未发现与肿瘤发生有关联。宿主细胞范围广，可感染分裂和非分裂终末分化细胞，如神经元等。

腺病毒载体的优点

腺病毒载体的缺点

2.非病毒介导的基因转移系统

（1）脂质体介导的基因转移技术

脂质体介导的基因转移技术使用方便、成本低廉。

基本原理:利用阳离子脂质体单体与DNA混合后，可以自动形成包埋外源DNA的脂质体，然后与细胞一起孵育，即可通过细胞内吞作用将外源DNA（即目的基因）转移至细胞内，并进行表达。

（2）受体介导转移技术

将DNA与细胞或组织亲和性的配体偶联，可使DNA具有靶向性。这种偶联通常通过多聚阳离子（如多聚赖氨酸）来实现。多聚阳离子与配体共价连接后，又通过电荷相互作用与带负电荷的DNA结合，将DNA包围，只留下配体暴露于表面。这样形成的复合物可被带有特异性受体的靶细胞吞饮，从而将外源DNA导入靶细胞。

（3）基因直接注射技术

不需要进行基因工程的繁琐操作，直接将裸露基因DNA注入动物肌肉或某些器官组织内。

三、基因干预

基因干预的种类：

1.反义RNA (antisense RNA)

2.干扰RNA (RNA interference)

（一）反义RNA

1. 反义RNA与基因表达调控

利用反义RNA对体外培养的细胞进行基因表达调控，通常采用的方法有两种：

（1）体外合成反义RNA，直接作用于培养细胞，细胞吸收RNA后，发挥作用。

（2）构建能转录反义RNA的重组质粒，将质粒转入细胞，转录出反义RNA而发挥作用。

2.受体介导反义RNA技转移术

借助受体介导DNA转移方法把DNA换成反义RNA，就可以实现受体介导的反义RNA的转移。

基本原理：将脱唾液酸血清类粘蛋白（ASGP）与多聚赖氨酸（PL）共价连接，得到ASGP-PL 复合物，成为运载核酸的工具。ASGP-PL反义RNA复合物可以专一性地被肝细胞表面的ASGP 受体所识别，并吞噬到肝细胞中，反义RNA进入肝细胞后，可被逐渐释放出来发挥作用。（二）干扰RNA

1.RNA干扰现象

RNA干扰（RNA interference， RNAi）是一种由双链RNA诱发的基因沉默现象。在此过程中，与双链RNA有同源序列的信使RNA（mRNA）被降解，从而抑制该基因的表达。

2.RNA干扰的机制

RNA干扰过程主要有2个步骤：

（1）小干扰性RNA（siRNA）

长双链RNA被细胞内的双链RNA特异性核酸酶Dicer切成21-23个碱基对的短双链RNA，称为小干扰性RNA（small interfering RNA，siRNA）。

（2）siRNA与细胞内的某些酶和蛋白质形成复合体，称为RNA诱导的沉默复合体（RNA-induced silencing complex, RISC)。

该复合体可识别与siRNA有同源序列的mRNA，并在特异的位点将该mRNA切断。

3.RNA干扰的应用前景

RNA干扰研究目前已经在功能基因组学研究、微生物学研究、基因治疗和信号转导等广泛领域取得了令人瞩目的进展，使其在医学、生物学领域的应用有着广阔的前景。