基因治療的現(xiàn)狀與展望(共3頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基因治療的現(xiàn)狀與展望朱雙喜 在生命進(jìn)化的漫長(zhǎng)歷程中，生物體通過(guò)基因突變以適應(yīng)環(huán)境，基因突變是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)。同時(shí)，不利的突變會(huì)造成細(xì)胞形態(tài)和功能的異常，導(dǎo)致疾病，甚至機(jī)體的死亡。人體某些疾病的發(fā)生與基因的核苷酸序列變化有關(guān)，那么從校正核苷酸序列著手來(lái)治療疾病的設(shè)想也就順理成章了?；蛑委熓窍虬屑?xì)胞引入正常的或野生型基因，糾正和補(bǔ)償致病基因產(chǎn)生的缺陷從而達(dá)到治療疾病的目的。Anderson于80年代初首先闡述了基因治療的前景；1990年美國(guó)成功地進(jìn)行了ADA(腺苷脫氨酶)缺陷患兒的人體基因治療；1991年我國(guó)首例基因治療B型血友病也獲得了成功。目前，基因治療已從遺傳病擴(kuò)

2、展到腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、傳染病，包括AIDS病等領(lǐng)域。它依然存在例如缺少高效的傳遞系統(tǒng)、缺少持續(xù)穩(wěn)定的表達(dá)和寄主產(chǎn)生免疫反應(yīng)等一些問(wèn)題。但隨著人類基因組計(jì)劃的實(shí)施、大批新基因的發(fā)現(xiàn)以及新技術(shù)的發(fā)展，治療范圍將大大拓寬，從而給人類健康事業(yè)帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。一、 基因治療的前提 在基因治療成為一種普通的醫(yī)療手段之前必須首先明確兩個(gè)前提。11 基因治療需要有清晰定義的靶組織通常以疾病類型來(lái)選擇進(jìn)行基因治療的細(xì)胞，例如在肺部系統(tǒng)纖維疾病的臨床治療中選擇肺作為靶器官，使用呼吸道氣霧劑法，可使含有補(bǔ)償缺陷基因的DNA直接傳遞到肺中；治療類似血友病的凝血因子疾病需要在血漿里含有達(dá)到治療水平的凝血蛋

3、白，這種蛋白可以由肌肉、活細(xì)胞、成纖維細(xì)胞或甚至血細(xì)胞提供，于是就可有多種接受基因治療的靶組織。此外，靶組織的最終選擇還必須考慮基因傳遞的效率、表達(dá)蛋白變性、機(jī)體免疫狀態(tài)、可行性和治療費(fèi)用等因素。12 究競(jìng)要往靶組織內(nèi)傳遞多少治療基因 B型血友病的病因是缺乏一種稱為第九因子的凝血蛋 白，然而病人只需正常水平5的這種蛋白，其生存機(jī)會(huì)就能提高，假設(shè)經(jīng)治療后的細(xì)胞能穩(wěn)定表達(dá)這種蛋白，那么需要傳遞基因給人體全部1013個(gè)細(xì)胞中的5xlO11細(xì)胞；然而相對(duì)于大腦來(lái)說(shuō)，只需幾百個(gè)細(xì)胞被基因轉(zhuǎn)染，神經(jīng)性疾病的患者就可減輕痛苦；如果考慮對(duì)成血干細(xì)胞(或生殖細(xì)胞)進(jìn)行基因轉(zhuǎn)染，治療幾個(gè)細(xì)胞將會(huì)對(duì)其數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的子

4、代產(chǎn)生影響，所起的負(fù)作用也同樣如此。 二、 基因治療的方法 基因治療的應(yīng)用有兩種途徑：(1)把一個(gè)健康基因拷貝插入靶細(xì)胞以補(bǔ)償缺陷基因；(2)引進(jìn)經(jīng)過(guò)改造的基因以賦予細(xì)胞新的特性。最常用的技術(shù)有：(a)體外處理(ex vivo)療法將有基因缺陷的細(xì)胞取出，引入正常基因拷貝后再送回體內(nèi)；(b)原位療法，使用載體將目的基因直接導(dǎo)入靶組織。(c)體內(nèi)療法(in vivo)，將基因載體注入血液，定向?qū)ふ野屑?xì)胞并將遺傳信息安全有效地導(dǎo)入。 基因治療載體可分為病毒型和非病毒型4兩類。病毒型載體包括：逆轉(zhuǎn)錄病毒、腺病毒、腺相關(guān)病毒和皰疹病毒，目前最有效的方法是使用經(jīng)過(guò)改造的、具有穿膜特性的病毒作為載體，定向

5、地將目的基因?qū)爰?xì)胞。然而由于人體自身具有抗病毒的免疫系統(tǒng)，使用病毒載體作為媒介來(lái)傳遞DNA時(shí)就不得不面對(duì)宿主的免疫反應(yīng)。非病毒型載體包括：脂質(zhì)體、裸露DNA和DNA包裝顆粒，范圍從裸DNA顯微注射，電激法、基因槍技術(shù)等各類物理學(xué)方法到聚陽(yáng)離子賴氨酸或陽(yáng)離子脂質(zhì)體。三、基因治療面臨的問(wèn)題 缺乏某種單基因產(chǎn)物而患病的病人，一旦獲得一個(gè)野生型的基因拷貝并能正常表達(dá)，就有被治愈的可能?；蛑委熦酱鉀Q的問(wèn)題是目的基因的定向表達(dá)，目的基因?qū)氚屑?xì)胞是定向表達(dá)的基本條件。目前，必須優(yōu)先發(fā)展有更強(qiáng)適用性和靈活性的能準(zhǔn)確調(diào)控轉(zhuǎn)導(dǎo)基因表達(dá)的基因傳遞系統(tǒng)，即發(fā)展一種理想的“載體”(能幫助新的基因"潛入

6、")，人體細(xì)胞的特殊病毒或其他試劑)，這是基因治療得以成功的關(guān)鍵。因?yàn)楝F(xiàn)在各種傳遞系統(tǒng)都還有這樣或那樣的問(wèn)題：如C一型反轉(zhuǎn)錄病毒會(huì)被人體的補(bǔ)體系統(tǒng)所殺死，因此不能用于體內(nèi)；腺病毒能誘發(fā)免疫應(yīng)答，它們只能通過(guò)裂解細(xì)胞傳染；DNA一聚陽(yáng)離子復(fù)合物在血液中不穩(wěn)定；而脂質(zhì)體顯然轉(zhuǎn)染效率太低，因此，還需要開(kāi)展大量的基礎(chǔ)研究(表1)。作為非病毒型載體的脂質(zhì)體能介導(dǎo)DNA進(jìn)入細(xì)胞核使外源基因得到表達(dá)，如果提高體內(nèi)基因表達(dá)量等技術(shù)問(wèn)題能解決的話，脂質(zhì)體作為基因治療的載體將很快被應(yīng)用于臨床。 盡管基因治療得到了很大的發(fā)展，但它仍處于發(fā)展的最初階段。雖然有幾份令人信服的報(bào)告，然而事實(shí)上有確切療效者還很有

7、限，與成千上萬(wàn)適合治療的病例來(lái)說(shuō)很不相稱。近五年來(lái)，國(guó)際上大多數(shù)基因治療是針對(duì)惡性腫瘤的，約占全部臨床試驗(yàn)的60以上，但無(wú)一例成功，究其原因，很可能是人類至今對(duì)腫瘤的形成機(jī)制尚未真正搞清楚，所以很難有針對(duì)性?；蛑委熯€需要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，這已是國(guó)際上眾多專家的共識(shí)，除了對(duì)疾病的發(fā)病機(jī)理(特別是癌癥)的基礎(chǔ)研究外，將目的基因?qū)爰?xì)胞的各種載體從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看是否對(duì)人體有害，亦是一個(gè)不容忽視的課題。；此外，目的基因?qū)爰?xì)胞后，所引起的機(jī)體免疫反應(yīng)將降低表達(dá)效率，同樣是亟待解決的問(wèn)題；再者，從遺傳病ADA和B型血友病的基因治療來(lái)看，即使接受治療者能完全康復(fù)，他們的后代能否不再患病也值得長(zhǎng)遠(yuǎn)思考。四、 基因治

8、療的發(fā)展階段 基因治療已歷經(jīng)了三個(gè)發(fā)展階段。第一階段(1970-1990) Rogers及其德國(guó)同事于1970年首先進(jìn)行了建立在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的基因治療嘗試。他們給患有精氨酸酶缺乏癥的兩個(gè)孩子注射了Shope pa_pilloma，病毒，這種病毒能夠合成精氨酸酶。研究顯示，直接注射感染性病毒可成功地轉(zhuǎn)染編碼精氨酸酶的基因并有效降低血漿內(nèi)的精氨酸水平。然而最終的治療結(jié)果是，既無(wú)臨床癥狀的好轉(zhuǎn)也沒(méi)有觀察到不良反應(yīng)。 在80年代又實(shí)施了兩例基因治療。1980年，通過(guò)磷酸鈣共沉淀方法將p一球蛋白基因轉(zhuǎn)染到兩個(gè)患有地中海貧血癥孩子的骨髓干細(xì)胞中，轉(zhuǎn)染基因在這個(gè)有爭(zhēng)議的試驗(yàn)中表達(dá)了9個(gè)月的時(shí)間(使用Sou

9、them Blot檢測(cè))，首次證明了轉(zhuǎn)染重組DNA到人體是可行的引。這項(xiàng)研究成功地對(duì)靶細(xì)胞進(jìn)行了改造，并且證明轉(zhuǎn)染基因的細(xì)胞可以長(zhǎng)期存活。1989年，美國(guó)國(guó)家健康研究所(NIH)作了另一例使用造血系譜ex uiv0操作的轉(zhuǎn)基因研究引。從腫瘤中提取的T細(xì)胞在體外被反轉(zhuǎn)錄病毒載體標(biāo)記，再?gòu)撵o脈注射回到病人體內(nèi)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果同樣顯示失活的重組病毒基因ex uivo療法的可靠性。 雖然三個(gè)實(shí)驗(yàn)得出可以實(shí)施基因治療的結(jié)論，但人體轉(zhuǎn)基因今后始終存在的最大問(wèn)題仍是它的安全性。研究人員非常關(guān)注在臨床試驗(yàn)中轉(zhuǎn)入體內(nèi)的病毒和重組DNA分子所產(chǎn)生的不良影響，科學(xué)界為此建立了重組DNA顧問(wèn)委員會(huì)來(lái)發(fā)展、指導(dǎo)和監(jiān)督DNA的

10、研究。事實(shí)上，最早的三個(gè)臨床研究(兩個(gè)使用病毒載體)沒(méi)有記錄到任何不良癥狀，相對(duì)由于安全因素而被限制多年的異源骨髓移植來(lái)說(shuō)是很幸運(yùn)的。然而這僅僅是一個(gè)開(kāi)端，在基因治療被完全確認(rèn)安全以前，還需要更多的臨床測(cè)試和轉(zhuǎn)基因系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究。盡管如此，早期基因治療探索的結(jié)果為擴(kuò)大治療領(lǐng)域提供了倫理學(xué)基礎(chǔ)，基因治療就將如同骨髓移植和抗菌素等其他科學(xué)進(jìn)程中的治療手段一樣不斷得到發(fā)展。第二階段(19901996) DeSilVa患者自出生起就缺乏人體編碼腺苷脫氨酶所必需的ADA基因，將因喪失人體免疫系統(tǒng)功能而致命。1990年這位患者接受了首例經(jīng)授權(quán)的人體基因治療，從她身上分離的細(xì)胞顯微注射(ADA)功能基因后，

11、再回輸至體內(nèi)，四年后這位八歲女孩的健康成長(zhǎng)被宣布是一個(gè)奇跡。從首次人體基因治療的嘗試直到1990年的第一次成功花去了20年時(shí)間，在這期間技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致了許多傳遞基因新系統(tǒng)的出現(xiàn)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種與基因相關(guān)的疾病，控制體內(nèi)外細(xì)胞生長(zhǎng)的方法也得到長(zhǎng)足進(jìn)步，故而一到首次批準(zhǔn)基因臨床治療時(shí)，就有十分豐富的知識(shí)可供參考，自此僅美國(guó)平均每年就有22個(gè)治療方案被批準(zhǔn)。 當(dāng)基因治療顯示出其臨床療效，一個(gè)嶄新的研究階段就此開(kāi)始了。研究標(biāo)記基因細(xì)胞體內(nèi)治療的持續(xù)性，開(kāi)發(fā)新的免疫學(xué)功能以及提高臨床療效逐一被提上議事日程。首例經(jīng)授權(quán)的基因治療的成功使研究人員決心將臨床基因治療拓展到其他領(lǐng)域，基因治療的熱情正在全世界增

12、長(zhǎng)。到1996年3月為止已有超過(guò)200名基因治療的記錄，基因治療已在世界范圍內(nèi)得到許可，并有23個(gè)臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果被公布。然而基因治療不單是一種綜合了許多學(xué)科優(yōu)勢(shì)的治療手段，它不僅取決于轉(zhuǎn)基因系統(tǒng)、轉(zhuǎn)基因安全性等最基本因素，尤其還要確定能使分子治療獲得成功的各類關(guān)鍵性參數(shù)。轉(zhuǎn)基因基礎(chǔ)理論的研究將加深對(duì)其作用機(jī)制的理解，并加快基因治療推廣應(yīng)用。 盡管治療顯示有一定的毒副作用，但不良反應(yīng)始終維持在極低水平，目前也沒(méi)有與基因治療本身聯(lián)系起來(lái)的直接證據(jù)。我們正處于一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和臨床治療互補(bǔ)發(fā)展的階段，這就需要綜合的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和科學(xué)合作精神?；A(chǔ)理論的研究成果不斷地應(yīng)用到臨床中去，治療試驗(yàn)將反饋需要改進(jìn)的信息

13、并不斷完善。從新藥開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)得知，臨床的治療試驗(yàn)往往要比理論發(fā)展提早數(shù)年?；蛑委熞炎C明了目前的基因轉(zhuǎn)染系統(tǒng)的相對(duì)安全性，并且有病人得到治療療效的數(shù)據(jù)。良好的開(kāi)端為下一個(gè)廣泛臨床應(yīng)用階段打好了基礎(chǔ)。 第三階段(1997一) 盡管存在理解和觀點(diǎn)的不同，但科研人員和公眾都普遍認(rèn)同基因治療在人體健康領(lǐng)域的巨大潛力。關(guān)鍵問(wèn)題是時(shí)間和療效，這需要依靠對(duì)基因轉(zhuǎn)染和調(diào)控的充分認(rèn)識(shí)才能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，因而基因治療極為依賴臨床研究領(lǐng)域。如果有人預(yù)言說(shuō)未來(lái)DNA技術(shù)的發(fā)展與基礎(chǔ)診斷相結(jié)合，今后五年內(nèi)將沒(méi)有別的什么東西能夠比基因治療的巨大發(fā)展更能帶給人們真正益處的了，那么他的論調(diào)也太過(guò)主觀了，因?yàn)榛蛑委熃^不是攻克

14、人類疾病的萬(wàn)能靈藥，它還只是處于對(duì)抗疾病的初級(jí)階段。誠(chéng)然，基因治療藥物所具有的前景，譬如對(duì)損壞的分子進(jìn)行修補(bǔ)、植入新的基因信息、提高基因轉(zhuǎn)染效率和基因的表達(dá)調(diào)控，這些都表明了人類追求健康的創(chuàng)造性和進(jìn)發(fā)出的生命潛力。 在這個(gè)研究階段，人們從細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期和細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、rit)ozyme和反義核酸等角度對(duì)基因治療進(jìn)行各方面的研究。除此之外，在基因治療中還應(yīng)注意到：細(xì)胞和器官這一局部整體之間的關(guān)系；導(dǎo)入目的基因后新系統(tǒng)的形成與體內(nèi)環(huán)境中其他系統(tǒng)(如免疫系統(tǒng))的內(nèi)在關(guān)系；導(dǎo)入的目的基因在表達(dá)過(guò)程的層次與其受細(xì)胞核及細(xì)胞器調(diào)控的主要層次的相互關(guān)系等。無(wú)論如何，基因治療這個(gè)領(lǐng)域正在迅速地發(fā)展，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)取得突破性進(jìn)展。五、 基因治療的展望 預(yù)言基因治療何時(shí)將變成有廣闊應(yīng)用潛力的臨床醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)手段并不重要，由于AIDS病傳播和癌癥死亡率的升高等一系列不容回避的事實(shí)，增加基因治療的臨床試驗(yàn)顯得十分必要，這樣可匯總大量新數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估。然而，要將基因治療成功轉(zhuǎn)變?yōu)榕R床治療手段必需通過(guò)大量臨床試驗(yàn)信息的積累一這是一個(gè)緩慢漸進(jìn)的過(guò)程。 目前ex uivo的對(duì)象一般是血細(xì)胞，將來(lái)很可能會(huì)瞄準(zhǔn)骨髓干細(xì)胞。另外，許多組織專一性表達(dá)的基因調(diào)節(jié)片段已經(jīng)研究清楚了，目的基因與這些調(diào)節(jié)片段重組的逆轉(zhuǎn)錄病毒可產(chǎn)生基因的定向表達(dá)，因而可被試用于基因治療。不能否認(rèn)過(guò)去幾十