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一、基因治療概念/ q" I! Z1 G$ ]
基因治療是將人正常基因或有治療作用的基因通過一定方式導入人體靶細胞以糾正基因的缺陷或者發揮治療作用,從而達到治療疾病目的的生物醫學高技術。它針對的是疾病的根源--異常的基因本身。目前,基因治療有二種形式:一是體細胞基因治療,正在廣泛使用;二是生殖細胞基因治療,能引起遺傳改變而受到限制。7 u3 b6 a! x. }$ E, v
基因治療與目前常規治療方法不同。目前對疾病的治療針對的是因基因異常而導致的各種症狀,而基因治療針對的是疾病的根源:異常的基因本身。; a5 ?/ v" i' {+ F% S
二、基因治療要素) q7 O7 _: E. S& q  n$ [5 b
基因治療是一個生物醫學高技術密集的領域,它應用了分子生物學、分子遺傳學、分子病毒學、細胞生物學等學科最新研究成果,來治療那些目前尚無好的治療方法的頑疾。儘管基因治療的技術複雜,方法多樣,但它的組成要素不外乎三個:
1 e8 f& ^! `- i. l5 S1 C  k第一個要素是目的基因或治療用基因,今年完成的人類基因組計劃,其任務之一就是為基因治療建立一個龐大的基因庫,為各種疾病的治療提供源源不斷的有用基因。
5 T6 O+ M8 g8 j& \" ^第二個要素是攜帶基因進入細胞內表達的載體,包括病毒載體和非病毒載體。病毒載體中又分腺病毒、腺相關病毒、逆轉錄病毒載體等;非病毒載體包括脂質體、磷酸鈣、基因槍等。
) S, o* ]7 X$ C+ B第三個要素就是靶細胞。治療基因只有通過靶細胞才能發揮作用。
$ |/ h" D2 j# ~* u( h; h三、基因治療對象4 Z! }$ L. D5 E& O
自從1990年美國國立衛生研究院(NIH)和其下屬重組DNA顧問委員會(RAC)批准了美國第一例臨床基因治療申請以來,基因治療已從單基因遺傳病擴展到多個病種範圍,主要有:
; X7 K. z& W# Q1. 惡性腫瘤:腫瘤的發生是由於化學毒物、射線等環境因素誘發細胞的基因調控異常所致的疾病,通常伴有多種基因的改變。惡性腫瘤是危害人類健康最為嚴重的疾病之一。它不僅給人們的精神上造成極大痛苦,並給社會造成巨大的經濟負擔。因此,惡性腫瘤長期以來一直是醫學界關注的焦點、力圖攻克的難關。至1999年上半年,全世界已有380個基因治療臨床草案,其中百分之七十為腫瘤基因治療。
- }9 ?5 W. k2 D7 x1 \/ K1 r7 Q2. 心血管疾病:隨著人們生活水平的提高,心血管疾病的死亡率逐年增高。隨著研究的不斷深入,人們發現心血管疾病是一種多基因遺傳病。心血管病的基因治療越來越引起人們的關注,成為繼腫瘤基因治療之後的又一熱點。. c' G0 c' B2 P4 ^3 o: k3 j/ G+ b5 @
3. 其他:如遺傳病,AIDS,類風濕等。6 B* K: Q! Y" v! \# ^; }; R
四、基因治療策略; f) D7 x6 I* k- h
近年來,由於醫學的進步,診斷和治療的水平不斷提高,從前嚴重威脅人類生命的一些疾病,如天花、霍亂、鼠疫、結核等傳染病已漸趨絕跡或基本得到控制,發病率大幅度下降,而與此相比,一些同遺傳因素密切相關的人類遺傳性疾病在發病率和死亡率中所佔比例日益突出,對人類本身的危害也更為明顯。特別是一些嚴重的遺傳性疾病,例如重型地中海貧血等,往往使現代醫學亦束手無策。雖然產前診斷,早期人工流產是使家庭避免養育嚴重的基因疾患後代的好方法,但仍然不能認為是處理遺傳病的完善措施,基因治療才是人類征服遺傳性疾病最有希望的手段。
% e3 r# M7 x# C) {. L很多學者投入了基因治療的研究工作,各自提出自己的方案,因此目前基因治療的策略也是多種多樣的。概括起來大致分為以下6種:: N- g0 X% O4 Y. h) V5 _/ w
1.基因置換:用正常的基因原位替換致病基因,使細胞內的DNA完全恢復正常。這是最理想的基因治療方法,但目前的技術水平尚難達到。
3 V& T+ V& L1 W* m* T2.基因修復:糾正致病基因的異常部分,正常部分保留,最終使致病基因完全恢復。
* \! b* {+ ^# B, @8 ?3.基因修飾又稱基因增補:將目的基因導入病變細胞或其它細胞,表達產物能加強或糾正缺陷細胞的功能。這種治療方法中,缺陷基因仍然存在。目前的基因治療多采用這種方式。2 K1 p& Y1 G1 K8 b! W
4.基因失活:利用反義技術特異地封閉基因表達特性,抑制有害基因的表達,達到治療疾病的目的。如利用反義RNA、核酶或核酸等抑制一些癌基因的表達,抑制腫瘤細胞的增殖,誘導腫瘤細胞的分化。用此技術還可封閉腫瘤細胞耐藥基因的表達,增加化療效果。, h& V; K+ |; v" i5 x3 ~5 Z# W
5.免疫調節:將抗體、抗原或細胞因子的基因導入患者體內,改變免疫狀態,達到預防和治療疾病的目的。如將白細胞介素-2導入腫瘤病人體內,提高IL-2的水平,激活體內免疫系統的抗腫瘤活性,達到防治腫瘤的目的。; R& @& W1 n# ~; x1 I9 `
6.其它:增加腫瘤細胞對放療或化療的敏感性,給予前體藥物的方法減少化療藥物對正常細胞的損害。如向腫瘤細胞中導入單純皰疹病毒胸苷激酶基因,然後給予無毒性的GCV藥物,由於只有含HSV-TK基因的細胞才能將CGV轉化成有毒的藥物,因而腫瘤細胞被殺死,而對正常細胞無影響。2 @* E* j$ d/ B9 x1 g
不管策略如何,其治療方法有二種,即基因工程細胞置入法(In vitro)和基因直接導入法(In vivo)。前者是從患者體內取出有基因缺陷的細胞進行培養,利用基因轉移進行遺傳修正,然後將修正後的細胞進行選擇和培養,通過移植的方法再轉入患者體內。基因工程細胞置入法的臨床實際應用存在一定困難,產業化生產的可能性小。後者是將具有治療功能的基因直接導入病人的靶細胞中。基因直接導入法的臨床應用方便,產業化生產可行。
- g* u/ d1 M8 t五、基因導入系統7 u; q' }. k. A: D, C% ]( V" n3 ?
外源基因自己不能主動進入細胞,欲進入細胞內必須藉助一定的技術方法。通常把基因治療中將治療基因導入細胞內的運載工具稱作基因轉移系統或\載體(vector)\。分為病毒載體和非病毒載體兩大類。2 P. K# `& E& f- w' V  X$ U
1.病毒載體
: c2 m( q, X! D1 P  G4 P! J$ a/ i人的病毒作為一種生物經過億萬年的進化,對人的細胞具有自然的感染力。以人工改造的病毒DNA作為基因進入細胞的運輸工具稱為病毒載體,能與細胞的表面受體的相互識別把外源基因轉入靶細胞內。病毒具有一些獨特的性質如多數病毒可感染特異的細胞,在細胞內不易降解等,因此病毒載體是良好的基因轉運體。
- S! `# a* ~5 C: C目前已被用作載體的病毒有腺病毒、反轉錄病毒(包括HIV病毒)、腺相關病毒、皰疹病毒(包括單純皰疹病毒、痘苗病毒及EB病毒)等。大多數野生型病毒對機體都具有致病性,因此需對其改造後才能用於人體。如腺病毒,它是線性雙鏈DNA無包膜病毒,有50多种血清型,絕大多數能引起人類的呼吸道感染。基因治療採用的腺病毒載體來源於血清5型或者2型腺病毒(弱毒株),經改造去除了原有病毒部分非必需基因。切除改造的目的除確保病毒載體的安全性外,並獲得了插入外源基因的空間。4 y$ Z" f/ [& M" r1 W6 o
2.非病毒載體
: i+ Z8 y: W3 ~6 Z主要指脂質體,它與基因可形成脂質體/DNA複合物。靠物理方法或化學方法轉移入細胞,轉移效率甚低。

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