基因药物
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再将这种基因修饰过的细胞回输病人体内 使这种带外源基因的细胞在体内表达 达到治疗或预防的目的
• 体内导入（in vivo） 外源基因直接导入体内有关的组织细胞
使其进入相应的细胞
并表达
基因治疗的基本程序
治疗性基因的选择
基因载体的选择
病毒载体 非病毒载体
靶细胞的选择 基因转移
体细胞 生殖细胞
间接体内疗法 直接体内疗法
80年代，在动物身上进行了大量试验，为 其临床应用奠定了基础。
1990年9月，临床实验正式开始。患者是一 名患严重联合免疫缺陷症的年轻姑娘，她从 父母处各继承了一个缺陷的ada基因，造成 体内缺乏腺苷酸脱氨酶。
我国复旦大学的薛京伦研究小组，做了 世界上首例血友病 Ｂ 基因治疗。
成功地对先天性重
症免疫缺陷症进行 基因治疗的法国基 因治疗组组长艾 伦·费希尔博士（左） 和成员玛丽娜·卡巴 甘那卡勃博士 （右）。
病毒蛋白质的模板
包装成新的病毒颗粒，离开宿主
逆转录病毒载体的构建
长末端 重复序
列
LTR
包装信号
φ gag
逆转录病毒基因组的一般结构
pol
env LTR
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
包装信号
重组逆转录病毒载体
LTR
φ
目的基因 标记基因 LTR
病毒复制需要的gag，pol， env基因已经预先整合进包装 细胞的基因组
In vivo基因治疗 肿瘤基因治疗 疫苗
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
基因治疗的两种形式
➢ 体细胞基因治疗 ➢ 种系基因治疗
• 只限于某一体细胞的 基因的改变
• 只限于某个体的当代
• 对缺陷的生殖细胞进 行矫正
• 当代及子代
2、基因治疗的方式
• 基因矫正或置换 • 基因增补 • 基因封闭 • 其他
3、导入的方式
• 体外导入（ex vivo）
体外将基因导入细胞内
1）、序列清楚 2）、可容纳至少30kb外源基因 3）、宿主广，可侵染脊椎动物各种细胞 4）、重组病毒培养过程中易得到较高滴度 5）、从外周进入神经系统，不影响神经元功能
但表达产物对多种类型宿主有毒性，且可引起严 重免疫反应，要进入临床仍需改进
5、 痘病毒载体
痘苗病毒为线形双链的有包膜病毒, 其核 心颗粒不依赖宿主细胞而独立引进转录和复 制,宿主范围广泛，易于培养；痘苗病毒基因 组中大量非必需基因的缺乏并不影响其在宿 主细胞的复制能力,可允许在同一或不同非必 需区插入多个基因
从基因角度：
➢对缺陷的基因进行原位修复 ➢用正常有功能的基因置换有缺陷的基因
➢增补缺陷基因（不需要去除异常基因，而是另外转入与
缺陷基因同源的有功能的基因来弥补缺陷的基因）
• 从治疗角度 ➢导入基因以改变患者细胞的基因表达
➢导入基因： • 缺陷基因相对应的有功能的同源基因 • 缺陷基因无关的治疗基因
2）、宿主广，只能形成慢性感染 3）、可发生位点特异性整合，有利于表达 4）、热稳定性好，而作为辅助病毒的腺病
毒在60℃即被灭活 5）、安全性较好，本身不致病
4、单纯疱疹病毒（herpes simple virus，HSV） 双链DNA病毒，基因组大小152kb，可缺失多个 基因仍保持复制能力。
特点：
第四节 基因药物
一、基因治疗的概念
1、基因治疗的定义:(P632页)
基因治疗是将人的正常基因或有治疗作用 的基因导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或发 挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的的生物医 学新技术。而用于基因治疗的核酸等称为基因 药物（gene medicines）
在未形成概念前，20世纪70年代就开始 临床实验，由于实验未取得成果，而且没有 得到NIH的批准，广受抨击。
外源基因表达的筛选 利用载体中的标记基因
回输体内
二、治疗的基因的选择
目前临床试验的治疗基因： 合适的能达到治疗/预防的目的基因的cDNA
•• PCR法筛选扩增目的基因
三、载体系统--运送基因的工具
• 病毒载体 • 非病毒载体
• 逆转录病毒载体 • 腺病毒 • 腺相关病毒 • 单纯胞疹病毒 • 哺乳动物人工染色体 • 脂质体 • 裸DNA • 基因缝合线法
➢逆转录病毒载体
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
2002年10月,一名法国男孩在接受试验性 基因治疗后罹患白血病，而基因治疗很可能 是白血病发病的原因。
Fisher说，他非常希望这种基因治疗方法 从总体而言利大于弊。除基因治疗之外，治 疗SCID的另一种治疗方法是近亲的骨髓移植。 除非骨髓移植非常匹配，否则手术的失败率 是25%。他强调说，这一失败率比现在接受 基因治疗的11例患者的并发症发生率高2倍以 上。
属于细小病毒科，其成熟病毒颗粒中 有的含正链DNA，有的含负链DNA。 不能独立繁殖，其繁殖依赖于辅助病毒 （腺病毒或疱疹病毒）。基因组仅5kb， 有两个ORF，5’和3’端各有一个由145 个氨基酸组成的反向重复序列（ITR）， 对病毒的复制、整合、包装等有重要调 控作用。
优点：
1)、反向末端重复序列中没有转录调控元件， 减少激活原癌基因的可能性
痘苗病毒缺点是载体对细胞的毒性,同时 病毒能被人体的补体系统灭活并降解
表 常用病毒载体得特征和适用范围
病毒载体 反转录病毒载体
腺病毒载体 AAV病毒载体 HSV病毒载体
生物学特性
适用范围
可感染分裂细胞； 整合到染vivo基因治疗 肿瘤基因治疗
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
假病毒颗粒的产生
腺病毒DNA 载体的特点
基因重排低 外源基因于病毒DNA重组后能稳定 复制几个周期
安全性能好 不整合人的染色体DNA，不会导致 恶性肿瘤
宿主范围广 对受体细胞是否处于分裂期要求不 严格
使用效果好 外源基因在载体上容易高效表达
3、腺相关病毒（adeno associated virus， AAV）
• 体内导入（in vivo） 外源基因直接导入体内有关的组织细胞
使其进入相应的细胞
并表达
基因治疗的基本程序
治疗性基因的选择
基因载体的选择
病毒载体 非病毒载体
靶细胞的选择 基因转移
体细胞 生殖细胞
间接体内疗法 直接体内疗法
80年代，在动物身上进行了大量试验，为 其临床应用奠定了基础。
1990年9月，临床实验正式开始。患者是一 名患严重联合免疫缺陷症的年轻姑娘，她从 父母处各继承了一个缺陷的ada基因，造成 体内缺乏腺苷酸脱氨酶。
我国复旦大学的薛京伦研究小组，做了 世界上首例血友病 Ｂ 基因治疗。
成功地对先天性重
症免疫缺陷症进行 基因治疗的法国基 因治疗组组长艾 伦·费希尔博士（左） 和成员玛丽娜·卡巴 甘那卡勃博士 （右）。
病毒蛋白质的模板
包装成新的病毒颗粒，离开宿主
逆转录病毒载体的构建
长末端 重复序
列
LTR
包装信号
φ gag
逆转录病毒基因组的一般结构
pol
env LTR
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
包装信号
重组逆转录病毒载体
LTR
φ
目的基因 标记基因 LTR
病毒复制需要的gag，pol， env基因已经预先整合进包装 细胞的基因组
In vivo基因治疗 肿瘤基因治疗 疫苗
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
基因治疗的两种形式
➢ 体细胞基因治疗 ➢ 种系基因治疗
• 只限于某一体细胞的 基因的改变
• 只限于某个体的当代
• 对缺陷的生殖细胞进 行矫正
• 当代及子代
2、基因治疗的方式
• 基因矫正或置换 • 基因增补 • 基因封闭 • 其他
3、导入的方式
• 体外导入（ex vivo）
体外将基因导入细胞内
1）、序列清楚 2）、可容纳至少30kb外源基因 3）、宿主广，可侵染脊椎动物各种细胞 4）、重组病毒培养过程中易得到较高滴度 5）、从外周进入神经系统，不影响神经元功能
但表达产物对多种类型宿主有毒性，且可引起严 重免疫反应，要进入临床仍需改进
5、 痘病毒载体
痘苗病毒为线形双链的有包膜病毒, 其核 心颗粒不依赖宿主细胞而独立引进转录和复 制,宿主范围广泛，易于培养；痘苗病毒基因 组中大量非必需基因的缺乏并不影响其在宿 主细胞的复制能力,可允许在同一或不同非必 需区插入多个基因
从基因角度：
➢对缺陷的基因进行原位修复 ➢用正常有功能的基因置换有缺陷的基因
➢增补缺陷基因（不需要去除异常基因，而是另外转入与
缺陷基因同源的有功能的基因来弥补缺陷的基因）
• 从治疗角度 ➢导入基因以改变患者细胞的基因表达
➢导入基因： • 缺陷基因相对应的有功能的同源基因 • 缺陷基因无关的治疗基因
2）、宿主广，只能形成慢性感染 3）、可发生位点特异性整合，有利于表达 4）、热稳定性好，而作为辅助病毒的腺病
毒在60℃即被灭活 5）、安全性较好，本身不致病
4、单纯疱疹病毒（herpes simple virus，HSV） 双链DNA病毒，基因组大小152kb，可缺失多个 基因仍保持复制能力。
特点：
第四节 基因药物
一、基因治疗的概念
1、基因治疗的定义:(P632页)
基因治疗是将人的正常基因或有治疗作用 的基因导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或发 挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的的生物医 学新技术。而用于基因治疗的核酸等称为基因 药物（gene medicines）
在未形成概念前，20世纪70年代就开始 临床实验，由于实验未取得成果，而且没有 得到NIH的批准，广受抨击。
外源基因表达的筛选 利用载体中的标记基因
回输体内
二、治疗的基因的选择
目前临床试验的治疗基因： 合适的能达到治疗/预防的目的基因的cDNA
•• PCR法筛选扩增目的基因
三、载体系统--运送基因的工具
• 病毒载体 • 非病毒载体
• 逆转录病毒载体 • 腺病毒 • 腺相关病毒 • 单纯胞疹病毒 • 哺乳动物人工染色体 • 脂质体 • 裸DNA • 基因缝合线法
➢逆转录病毒载体
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
2002年10月,一名法国男孩在接受试验性 基因治疗后罹患白血病，而基因治疗很可能 是白血病发病的原因。
Fisher说，他非常希望这种基因治疗方法 从总体而言利大于弊。除基因治疗之外，治 疗SCID的另一种治疗方法是近亲的骨髓移植。 除非骨髓移植非常匹配，否则手术的失败率 是25%。他强调说，这一失败率比现在接受 基因治疗的11例患者的并发症发生率高2倍以 上。
属于细小病毒科，其成熟病毒颗粒中 有的含正链DNA，有的含负链DNA。 不能独立繁殖，其繁殖依赖于辅助病毒 （腺病毒或疱疹病毒）。基因组仅5kb， 有两个ORF，5’和3’端各有一个由145 个氨基酸组成的反向重复序列（ITR）， 对病毒的复制、整合、包装等有重要调 控作用。
优点：
1)、反向末端重复序列中没有转录调控元件， 减少激活原癌基因的可能性
痘苗病毒缺点是载体对细胞的毒性,同时 病毒能被人体的补体系统灭活并降解
表 常用病毒载体得特征和适用范围
病毒载体 反转录病毒载体
腺病毒载体 AAV病毒载体 HSV病毒载体
生物学特性
适用范围
可感染分裂细胞； 整合到染vivo基因治疗 肿瘤基因治疗
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
假病毒颗粒的产生
腺病毒DNA 载体的特点
基因重排低 外源基因于病毒DNA重组后能稳定 复制几个周期
安全性能好 不整合人的染色体DNA，不会导致 恶性肿瘤
宿主范围广 对受体细胞是否处于分裂期要求不 严格
使用效果好 外源基因在载体上容易高效表达
3、腺相关病毒（adeno associated virus， AAV）