課件：癌癥與艾滋病的基因治療.ppt

1,癌癥和艾滋病的基因治療,一、基因治療與癌癥 二、基因治療與艾滋病 三、基因治療存在的問題,2,基因治療： 凡是將新的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移得到某一個體的細胞內(nèi)，使功能不正常的基因、功能正常的基因但表達量很低的基因、機體本身不存在的外源基因得到正常表達，或者降低、抑制機體基因的表達，從而達到治療的目的，這種治療方法就稱為基因治療。,一、基因治療與癌癥,3,關(guān)于癌癥,癌癥： 惡性腫瘤，由各種致癌物質(zhì)、致癌因素的作用下導致身體正常細胞發(fā)生癌變的結(jié)果。 癌細胞特點： 無限制無止境的增長，使患者體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)被大量消耗，癌細胞釋放多種毒素，是人體產(chǎn)生一系列癥狀。,4,與癌癥相關(guān)的基因,癌基因： 是指人類或其他動物細胞固有的一類基因。又稱轉(zhuǎn)化基因，它們一旦活化便能促使人或動物的正常細胞發(fā)生癌變。 原癌基因： 原癌基因是細胞內(nèi)與細胞增殖相關(guān)的基因，是維持機體正常生命活動所必須的，在進化上高等保守。當原癌基因的結(jié)構(gòu)或調(diào)控區(qū)發(fā)生變異，基因產(chǎn)物增多或活性增強時，使細胞過度增殖，從而形成腫瘤。,5,癌癥的基因治療 根據(jù)作用機制可以分成兩類,調(diào)節(jié)機體免疫 利用正常細胞和腫瘤細胞的差異,6,癌癥基因治療法,1.導入細胞因子基因進行治療 2.導入抑癌基因的基因治療 3.導入MHC的基因治療 4.自殺基因的治療 5.抗端粒酶療法,7,許多細胞因子，如干擾素、白介素、腫瘤壞死因子、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子等，都有提高人體免疫力，抑制腫瘤的作用。,1.導入細胞因子基因進行治療,8,2. 導入抑癌基因的基因治療,很多腫瘤細胞的某些基因異常表達，被稱為癌基因，當他們處于正常狀態(tài)時，就稱為原癌基因 機體正常細胞存在抑制細胞異常增殖的基因，即抑癌基因，它們在細胞周期的調(diào)控和細胞凋亡中，起著非常重要的作用,9,3.導入MHC的基因治療,MHC表達的抗原分為I類和II類 I類抗原分子的正常功能是提供遞呈抗原 腫瘤細胞上I類抗原的MHC表達很弱或者不表達，使機體免疫應(yīng)答不能發(fā)生,10,4. 自殺基因的治療,基本思想: 就是將編碼某種特殊酶的基因?qū)爰毎?，使無毒的前體藥物轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘亩疚?，引起靶細胞的死亡?實際應(yīng)用： 對消化系統(tǒng)的腫瘤包括肝、結(jié)直腸、胃、胰癌的治療，都證明了確切的療效。,11,潛在危險,1，自殺基因的作用機制尚不完全清楚，有可能是直接細胞毒性效應(yīng)、旁觀者效應(yīng)、促進免疫反應(yīng)等的綜合結(jié)果 2，在前體藥物存在的情況下，基因改造的腫瘤細胞能引起未經(jīng)改造細胞的細胞毒性和死亡 3，自殺基因前體藥物促發(fā)的免疫反應(yīng)的原理目前也不分清楚,12,5.抗端粒酶療法,端粒酶是癌組織中特異表達的關(guān)鍵酶，與腫瘤細胞無限增殖關(guān)系密切。端粒酶在癌細胞表面表達特異性抗原，是癌細胞的標記之一。 已有許多端粒酶肽段應(yīng)用于實驗室及臨床研究，具有廣闊的應(yīng)用前景。,13,癌癥基因治療存在的關(guān)鍵問題,1，抗癌基因?qū)氲妮d體系統(tǒng)問題 轉(zhuǎn)染性載體： 利用化學或物理方法增加細胞膜的通透性而將DNA轉(zhuǎn)染入細胞內(nèi)，這種方法包括脂質(zhì)體和基因槍等。 轉(zhuǎn)導性載體： 利用病毒對細胞的天然親和力把遺傳物質(zhì)引入宿主細胞。,14,常見的載體系統(tǒng),1，逆轉(zhuǎn)錄病毒 迄今為止最為成熟運用最廣的進行基因轉(zhuǎn)移的載體系統(tǒng)，能夠長期表達，而且載體可以通過建立生產(chǎn)細胞株大量生產(chǎn)。 2，先病毒載體 是目前常用的載體，其具有轉(zhuǎn)錄效率高，容易產(chǎn)生等多線有點，但它的抗原性較強，體內(nèi)應(yīng)用高濃度腺病毒重組體會經(jīng)起對轉(zhuǎn)錄細胞免疫排斥或炎癥等反應(yīng)。,15,2019/8/31,16,可編輯,17,2，癌癥基因治療的“靶細胞”或“靶組織”,帶有目的基因的載體如何到達“靶細胞”是腫瘤基因治療的關(guān)鍵。 只有提高基因轉(zhuǎn)導的靶向性，才能實現(xiàn)治療的針對性和安全性。,18,問題與展望,盡管在體內(nèi)載體的轉(zhuǎn)導與表達率尚不夠理想，臨床上還沒有較全面的成功經(jīng)驗，但面對復(fù)雜的基因治療，目前研究重點策略在于: 增強對腫瘤的免疫反應(yīng)。 修復(fù)細胞周期中由腫瘤抑制基因喪失或癌基因激活而造成的細胞DNA損傷。 自殺基因的策略還有基因標記研究與在基因治療中對正常組織的保護措施等。,19,二、艾滋病與基因治療,艾滋病簡介 .艾滋病又稱獲得性免疫缺陷綜合癥，是人類因感染人類免疫缺陷病毒（Human Immunodeficiency Virus，HIV）后導致免疫缺陷，并發(fā)一系列機會性感染及腫瘤，嚴重者可導致死亡的綜合癥。 .艾滋病病毒，簡稱HIV。它是單鏈的RNA逆轉(zhuǎn)錄病毒。它把人體免疫系統(tǒng)中最重要的T4淋巴細胞作為攻擊目標，大量吞噬、破壞T4淋巴細胞，從而破壞人的免疫系統(tǒng)，最終使免疫系統(tǒng)崩潰，使人體因喪失對各種疾病的抵抗能力而發(fā)病并死亡。,20,二、艾滋病與基因治療,致病機理 HIV選擇性地侵犯帶有CD4分子的，主要有T4淋巴細胞、單核巨噬細胞、樹突狀細胞等。細胞表面CD4分子是HIV受體，通過HIV囊膜蛋白gp120與細胞膜上CD4結(jié)合后由gp41介導使病毒穿入易感細胞內(nèi)，造成細胞破壞。,21,二、艾滋病與基因治療,艾滋病的基因治療法,反義核酸,可溶性CD4分子的表達,Tat蛋白突變體表達,核酶,特異性抗體的誘導,艾滋病疫苗,22,二、艾滋病與基因治療,. 反義核酸 用互補于mRNA的DNA或RNA，在細胞內(nèi)形成雙鏈分子，阻礙mRNA的剪接、運送、翻譯，降低mRNA的穩(wěn)定性，從而影響病毒基因的表達與復(fù)制。 目前需要解決的問題是反義核酸的專一性轉(zhuǎn)移和進入靶細胞之前的降解。,23,二、艾滋病與基因治療,.核酶 核酶是具有催化RNA自我剪切反應(yīng)的核酸，目前報道的核酶是在培養(yǎng)細胞上干預(yù)HIV基因的表達。 核酶的穩(wěn)定性比較低，生理條件下反應(yīng)緩慢是其用于抗HIV的不足之處，同時針對它在機體內(nèi)是怎樣被轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后抗RnaseH的能力還需進一步研究。,24,二、艾滋病與基因治療,.可溶性CD4分子的表達 編碼CD4的基因已經(jīng)得到了克隆，并已經(jīng)在真核系統(tǒng)中表達。將CD4分子的編碼基因通過逆轉(zhuǎn)錄病毒載體導入到外周淋巴細胞、骨髓造血干細胞、血管內(nèi)皮細胞、血管平滑肌細胞中得到表達，表達出來的CD4分子可以與入侵的HIV病毒包膜蛋白Gp120結(jié)合，競爭性地保護CD4T淋巴細胞不受或少受感染。,25,二、艾滋病與基因治療,.特異性抗體的誘導 通過誘導機體產(chǎn)生抗HIV的特異性抗體也是抗HIV治療的一個重要方法，將gp120的基因?qū)肴梭w中表達，誘導抗包膜蛋白Gp120的體異性抗體，不僅可以誘導產(chǎn)生IgG，而且可以引發(fā)特異性的細胞免疫。,26,二、艾滋病與基因治療,. Tat蛋白突變體表達 Tat蛋白在HIV病毒基因的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程中有著極為重要的反式調(diào)控作用，將突變體形式的tat基因?qū)肴梭w后，突變體的大量表達，競爭性地結(jié)合Tat受體位點，抑制或干擾HIV病毒基因組的正常復(fù)制和轉(zhuǎn)錄功能 。,27,二、艾滋病與基因治療,.艾滋病疫苗 艾滋病疫苗，即艾滋病病毒（HIV）疫苗，注射了便可以在一段時間內(nèi)防止艾滋?。愃埔腋我呙绲脑恚┐艘呙缭诶鲜笊砩显囼灣晒Γ谌梭w身上試驗失敗，造成20多人感染艾滋病病毒。HIV疫苗被認為是預(yù)防艾滋病的最有效工具。HIV（艾滋病病毒）為逆轉(zhuǎn)錄病毒，而逆轉(zhuǎn)錄酶缺乏校正修復(fù)功能，因而HIV的變異頻率非常高，每一輪復(fù)制都會引入約10個堿基的錯誤。高的變異頻率使世界不同地區(qū)甚至同一感染個體不同時期HIV的基因組都有較大差異，這就導致了從基因角度研制疫苗是非常困難的。,28,三.基因治療存在的問題,（1）基因治療的合理性 基因治療的疾病一般是目前無法得到根治的、嚴重的遺傳性疾病，而且這些疾病很容易造成患者死亡，因此，基因治療方案比較容易得到患者或監(jiān)護人的同意，同時也比較容易得到政府有關(guān)部門的批準。 盡管基因治療困難重重，但是科學家認為，基因治療的思路是正確的，因此一直在堅持不懈地研究著、實踐著。 基因治療蘊藏著豐厚的商業(yè)利潤。對于基因治療而言，即使以后可以用于臨床，其收費也會很高。由于不少人為了治病可以不惜金錢，因此在巨大商業(yè)利潤的驅(qū)動下，國家或私人都投入了大量研究資金，這樣就進一步刺激了基因治療的發(fā)展。,29,三.基因治療存在的問題,（2）基因治療的困難 基因治療的進展，依賴于基礎(chǔ)理論研究的突破，而且并不是說知道了致病基因，人類就有辦法對付它了。更何況，目前對很多基因病的致病基因，及其基因間相互作用的機理尚不清楚。 要尋找合適的靶細胞，讓轉(zhuǎn)入的基因在患者體內(nèi)能持久地發(fā)揮作用。 每個靶細胞只能整合入一個基因。體內(nèi)生化物質(zhì)是處于一種動態(tài)平衡狀態(tài)，基因表達產(chǎn)物少了不行，多了也不行。 要選擇、構(gòu)建合適的載體?，F(xiàn)在常用的載體是病毒，尤其是反轉(zhuǎn)錄病毒，雖然它們都進行了無害化處理，但是科學家還是報道了接受基因治療的人易患癌癥的事實。 現(xiàn)在還缺乏令人滿意、有效地將目的基因?qū)胧荏w細胞染色體定點位置的辦法。,30,（3）基因治療是否必要和安全 有人認為沒必要搞基因治療，