基因治疗概述

基因治疗

作者:李洪锋、侯磊、白俊、黄旭东、赵义军、伍钊铭、王友杰

摘要：

随着医疗科技的发展，人类对疾病的认识已深入到基因水平。随着人类基因组计划的告捷为，基因治疗由此诞生。当今基因治疗已初具皱型，初步应用于临床治疗，并取得了一定成果，但存在一系列社会问题和理论技术问题，有待进一步发展成熟。

关键词：

基因治疗、靶细胞、目的基因、逆转录病毒、反义RNA、自杀基因

引言：

随着随着现代医疗技术的高速发展，单纯的微生物感染所引起的疾病已不再另人谈虎色变。传染病的时代已逐步远去，随之而来的是人类无可抗拒的自身遗传病。根据临床统计，25%的生理缺陷、30%的儿童疾病和60%的成年人疾病都是由遗传病引起的。而人类遗传病大约有5000种。基因变异所引起疾病已成为人类迫在眉睫需要面对的生存难题。

一概念：

基因治疗：从狭义的角度讲，就是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；从广义的角度看，指将编码某种具有生物活性物质（一般是蛋白质或肽）的基因，通过载体或直接地转移到人体器官或组织细胞内，以纠正基因的缺陷或抑制、关闭表现异常的基因，使其在局部表达活性物质，从而达到治疗或预防遗传疾病目的的生物医学高技术。

二分类：

1基因治疗按基因操作方式分为两类，一类为基因修正（gene correction）和基因置换（gene replacement），即将缺陷基因的异常序列进行矫正，对缺陷基因精确地原位修复，不涉及基因组的其他任何改变。通过同源重组（homologous recombination）即基因打靶（gene targetting）技术将外源正常的基因在特定的部位进行重组，从而使缺陷基因在原位特异性修复。另一类为基因增强（gene augmentation）和基因失活（gene inactivation），是不去除异常基因，而通过导入外源基因使其表达正常产物，从而补偿缺陷基因等的功能；或特异封闭某些基因的翻译或转录，以达到抑制某些异常基因表达。

2按靶细胞类型又可分为生殖细胞（germ-line cell）基因治疗和体细胞（somatic cell）基因治疗。广义的生殖细胞基因治疗以精子，卵子和早期胚胎细胞作为治疗对象。由于当前基因治疗技术还不成熟，以及涉及一系列伦理学问题，生殖细胞基因治疗仍属禁区。在现有的条件下，基因治疗仅限于体细胞。

3基因治疗药物的给药途径基因治疗有两种途径：即ex vivo及 in vivo方式。①ex vivo 途径：这是指将含外源基因的载体在体外导入人体自身或异体细胞（或异种细胞），经体外细胞扩增后，输回人体。ex vivo基因转移途径比较经典、安全，而且效果较易控制，但是步骤多、技术复杂、难度大，不容易推广；②in vivo 途径：这是将外源基因装配于特定的真核细胞表达载体，直接导入体内。这种载体可以是病毒型或非病毒性，甚至是裸DNA。in vivo 基因转移途径操作简便，容易推广，但目前尚未成熟，存在疗效持续时间短，免疫排斥及安全性等一系列问题。

三治疗策略:

(一)基因矫正

纠正致病基因中的异常碱基，而正常部分予以保留。

(二)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。

(三)基因增补

把正常基因导入体细胞，通过基因的非定点整合使其表达，以补偿缺陷基因的功能，或使原有基因的功能得到增强，但致病基因本身并未除去

(四)基因失活

将特定的反义核酸(反义RNA、反义DNA)和核酶导入细胞，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。

(五)“自杀基因”的应用

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”

(六)免疫基因治疗

免疫基因治疗是把产生抗病毒或肿瘤免疫力的对应与抗原决定族基因导入机体细胞，以达到治疗目的。如细胞因子(cytokine)基因的导入和表达等。

(七)耐药基因治疗

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。如向骨髓干细胞导入多药抗性基因中的mdr-1

四exvivo基本程序：

1目的基因的获得：从基因文库中或基因组中借助限制性内切酶剪切得到目的基因。

2目的基因的转移：

1）电穿孔法（electroporotion）将细胞置于高压脉冲电场中，通过电压使细胞产生可逆性的穿孔。周围基质中的DNA可渗进细胞，进而表达。

2）显微注射法：利用显微操作把目的基因直接注入靶细胞或细胞核。

3）微粒子轰击法：利用亚微粒的钨和金能吸附DNA，并将其包裹起来形成微粒，通过物理途径获得高速度，微粒瞬间既可进入靶细胞，达到转移目的基因的目的，而不损伤靶细胞。 4）磷酸钙沉淀法：目的基因与磷酸钙等物质混合，形成沉淀的DNA微细颗粒，易通过细胞膜进入细胞内，并整合到受体细胞基因组中，在适当条件下得以表达。

5）脂质体法：应用人工制备的类似细胞膜的膜性结构——脂质体，包装外源基因，再与靶细胞融合，外源DNA导入靶细胞，使其表达。

6）病毒介导基因内转移：是通过病毒为载体（vector），将外源基因通过重组技术与

病毒重组，然后去感染受体细胞。

7）受体载体转移法：将含有目的基因的重组质粒和某些细胞表面受体能识别的特异性多肽（配体）形成复合物，通过细胞内吞途径达到转移基因的目的。

3靶细胞的选择：

选择靶细胞的原则是：

1）必须较坚固，便于体外培养和进行遗传技术操作；

2）易于由人体分离又便于输回体内

3）具有增殖优势，生命周期长（能存活几月至几年，或整个生命周期）

4）易于受外源遗传物质转化。

4转导细胞的选择鉴定：通过选择培养基的筛选选出能成功表达目的基因的靶细胞。

5靶细胞导入体内：将表达成功的靶细胞导入体内的相应组织，使其发挥治疗作用。

五基因治疗的现状与展望

（一）基因治疗的现状

目前在美国及其它国家，大量的临床试验正批准用来检验基因治疗。研究人员试验用基因疗法来治疗基因紊乱，如腺苷脱氨酶（ADA）缺乏症、膀胱纤维症和家族性血胆脂醇过多症

（血清胆固醇高）；血友病等遗传病；恶性黑素瘤、神经细胞瘤、白血病、肾癌、卵巢癌和脑癌等癌症；以及肝功能衰竭和艾滋病等。

（二）存在的问题

1.人体基因治疗试验的危险性

病毒感染的细胞，通常不只一种。这样，当病毒载体携带基因进入人体，它们改变的不仅是靶细胞。而且，当基因被加入DNA中时，也存在新基因加错地方的可能，因而导致癌症或其它损害的危险。

2.社会和伦理问题

一个问题是基因治疗可能从遗传物质上改变人的精子或卵子，从而永远改变了人的遗传基因。另外一个可能是基因干涉会提高人的能力，例如提高记忆力和智力。种系基因治疗会永远改变个体后代的基因品质，从而影响人的基因。虽然这些改变可能会朝向好的方面，但是技术或判断上的失误会导致严重的后果。

（三）发展趋势

随着现代医疗科学技术的不断发展和完善，人类的生存斗争对象将从外界环境及病原微生物转向自身健康缺陷。基因治疗将是疾病治疗的大势所趋。同时基因治疗也将不断向高效、安的完善化方向发展。

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