第九章疾病與人類健康-HIV,HBV

1、項(xiàng)目項(xiàng)目甲型肝炎甲型肝炎乙型肝炎乙型肝炎丙型肝炎丙型肝炎丁型肝炎丁型肝炎戌型肝炎戌型肝炎病毒病毒HAVHAVHBVHBVHCVHCVHDVHDVHEVHEV病毒分類病毒分類微小核糖微小核糖核酸病毒核酸病毒嗜肝脫氧核嗜肝脫氧核糖核酸病毒糖核酸病毒黃病毒黃病毒 缺陷病毒缺陷病毒杯狀病毒杯狀病毒基因組基因組ss RNAss RNA（+ +）7.8kb 7.8kb dsDNAdsDNA3,2kb3,2kbssRNA(+)ssRNA(+)10.5kb10.5kbssRNA(-)ssRNA(-)1.7kb1.7kbssRNA(+)ssRNA(+)3.5kb3.5kb傳播途徑傳播途徑 腸道傳播腸道傳播腸道外

2、腸道外及性傳播及性傳播多數(shù)腸道多數(shù)腸道外傳播外傳播多數(shù)和腸多數(shù)和腸道外傳播道外傳播腸道傳播腸道傳播潛伏期潛伏期/ / 范圍（天）范圍（天）25/1525/15454575/4075/4012012050/1550/15909050/2550/25757540/2040/203030慢性化慢性化無無3 310%10%404070%70%2 270%70%無無暴發(fā)性肝炎暴發(fā)性肝炎0.2%0.2%0.2%0.2%0.2%0.2%2 220%20%0.20.210%10%五型病毒性肝炎比較五型病毒性肝炎比較 1Maddrey, J Med Virol 2000; 61: 362正噬肝病毒屬：乙肝病毒禽

3、噬肝病毒屬噬肝病毒科噬肝病毒科“空心湯團(tuán)空心湯團(tuán)”均為過剩的病毒外均為過剩的病毒外殼殼僅含僅含HBsAgi.無感染性無感染性HBV感染后出現(xiàn)于血液由HBsAg（病毒的囊膜）組成顆粒中未檢出DNA多聚酶活性不是HBV，是HBV感染肝細(xì)胞時(shí)過剩囊膜游離于血循環(huán)中的“空心湯團(tuán)空心湯團(tuán)”。 HBVHBV病毒粒子結(jié)構(gòu)病毒粒子結(jié)構(gòu)大球形（大球形（Dane）顆）顆粒（粒（直徑直徑42 nm ）小球形顆粒小球形顆粒（直徑（直徑22 nm）數(shù)量最多數(shù)量最多管形顆粒管形顆粒（2240400 nm）9.3.2 HBVHBV基因組及其所編碼的主要蛋白基因組及其所編碼的主要蛋白環(huán)狀部分雙鏈結(jié)構(gòu)：兩鏈長(zhǎng)短不一短鏈和長(zhǎng)鏈的

4、5端通過240bp配對(duì)維持環(huán)狀結(jié)構(gòu)長(zhǎng)鏈(L)完整、恒定3.2Kb ，負(fù)鏈短鏈(S)為正鏈，長(zhǎng)度可變，約為長(zhǎng)鏈長(zhǎng)度的5080%（100%）S鏈可按5-3增生S鏈3端的位置是可變的5末端蛋白和具有帽子結(jié)構(gòu)的小RNA與病毒的復(fù)制有關(guān)兩條鏈互補(bǔ)區(qū)兩側(cè)各有一個(gè)11個(gè)堿基的直接重復(fù)序列，稱DR1和DR2。 HBV HBV基因組基因組長(zhǎng)鏈0.8kb：X蛋白2.4kb：S蛋白2.1kb：前S蛋白3.5kb前基因組RNA3.4kb：核心蛋白短鏈短鏈共同末端，產(chǎn)量高于后兩者AAAAAAAAAAAA2.1kb RNA2.4kb RNA3.4kb RNA0.8kb RNAPre-S1Pre

5、-S2ORF-SORF-PORF-XORF-CDR155+strand-strandPre-CDR2Hepatitis B Virus RNAsPrecoreCoreXRNase H5 RNAPrimerDR2DR1(+)()proteinacerPolyEcoR1S1S2STerminalprepremeraseSpPolymerase HBV3 HBV基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控2 2、增強(qiáng)子、增強(qiáng)子3 3、反式作用因子、反式作用因子pre-S1 pre-S1蛋白蛋白pre-S2 pre-S2蛋白蛋白S HBsAgpre-C HBeAgC HBcAgP DNAPX HBxAg

6、 HBV HBV的編碼區(qū)及產(chǎn)物的編碼區(qū)及產(chǎn)物分為S基因和前S基因二部分S基因編碼主要表面蛋白（表面抗原主要成分，疫苗）前S基因編碼Pre S1和Pre S2蛋白中蛋白：PreS2蛋白-S蛋白I. 大蛋白：PreS1、PreS2蛋白-S蛋白1.S1.S編碼區(qū)編碼區(qū)2.P編碼區(qū)mRNA3.C3.C編碼區(qū)編碼區(qū)包括前C基因和C基因，編碼HBeAg和HBcAgHBeAg是是HBcAg的降解產(chǎn)物？的降解產(chǎn)物？HBV CHBV C基因基因前前C區(qū)區(qū)C 區(qū)區(qū)前前C 蛋白蛋白HBeAgC 蛋白蛋白HBcAg轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄分泌到細(xì)胞外分泌到細(xì)胞外前前C區(qū)區(qū)C 區(qū)區(qū)C 區(qū)區(qū)翻譯、加翻譯、加工

7、工存在于血清中存在于血清中4. X4. X編碼區(qū)編碼區(qū)3.4,2.4,2.1 蛋白質(zhì)3.5kb RNA為前基因組RNA 被包裝到核心顆粒中 反轉(zhuǎn)錄。 自DR1開始合成負(fù)鏈DNA，反轉(zhuǎn)錄酶 RnaseH將模板降解（前基因組RNA) 從5DR1處為引物，DNase聚合酶，跳至DR2處，合成正鏈DNA 環(huán)化9.3.3 HBV的復(fù)制dsDNA,dsDNA,不是不是通過半保留復(fù)制方式復(fù)通過半保留復(fù)制方式復(fù)制制Decompensatedcirrhosis 121 62血凝素（HA蛋白）神經(jīng)氨酸酶（N蛋白）8各負(fù)鏈RNA基質(zhì)蛋白層WHO網(wǎng)站公布網(wǎng)站公布全國(guó)SARS病人年齡分布0100200300400500

8、60070080090010000-5-10- 15-20-25-30-35-40- 45-50-55-60-65-70- 75-80-85-年齡病例數(shù)全國(guó)SARS年齡別發(fā)病率0.0000.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.8000.9000-5-10- 15- 20- 25- 30- 35- 40- 45- 50- 55- 60- 65- 70- 75- 80- 85-年齡發(fā)病率1/10萬0.260.891.692.15.938.0557.57010203040506070農(nóng)民學(xué)生商業(yè)人員家務(wù)待業(yè)干部職員離退人員醫(yī)務(wù)人員職業(yè)發(fā)病率（1/100萬）非典型肺炎

9、病例的職業(yè)別發(fā)病率（非典型肺炎病例的職業(yè)別發(fā)病率（1/1001/100萬）萬）Science每例病人平均能傳染的人數(shù)基因組RNA 復(fù)制 從多個(gè)位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄 5-7個(gè)亞基因組的mRNA 多聚蛋白 切割成功能蛋白子代基因組RNA與N蛋白結(jié)合形成核衣殼 M蛋白+囊膜組裝出芽 M、S、E嵌入 子代病毒粒子 膜融合釋放到胞外 以呼吸道為入侵門戶，引起呼吸道局部病變或伴有全身癥狀的病毒即為呼吸道病毒。 分 類：正粘病毒科：流感病毒副粘病毒科：副流感病毒、麻疹病毒、腮 腺炎病毒、呼吸道合胞病毒；其 他：腺病毒、鼻病毒、風(fēng)疹病毒、 冠狀病毒、呼腸病毒。將正常有功能的基因替代或修正缺陷基因從而達(dá)到治療疾病的目的。

10、現(xiàn)在通常認(rèn)為，將遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到體內(nèi)的治療 方法均可稱為基因治療。The Food and Drug Administration (FDA) has not yet approved any human gene therapy product for sale. Disease Defect Target cell Severe combined Adenosine deaminase 4 Bone marrow cells or immunodeficiency T-lymphocytesHemophilia血友病血友病 Factor VIII, Factor IX deficiency

11、Liver, muscle, fibrob.Cystic fibrosis Loss of CFTR geneAirspaces in the lungHemoglobulinpathies or globulin geneBone-marrow cells1-antitrypsin deficiency 1-antitrypsinLung or liver cellsCancer Many causesMany cell typesNeurological diseases Parkinsons, Alzheimers Direct injection into the brainCardi

12、ovascularZ心血管病心血管病 Restenosis, arteriosclerosisVascular endotheliumInfectious diseases AIDS, hepatitis B T cells, macrophages, Liver cirrhosisFibrogenesis Hepatocyte growth factorAutoimmune diseaseLupus, diabetes MHC, 2-microglobulinIn humansCancer 69% Gene transplantation (to patient with gene dele

13、tion) Gene correction (To revert specific mutation in the gene of interest) Gene augmentation (to enhance expression of gene of interest) Targeted killing of specific cells by introducing killer gene Gene ablation targeted inhibition of gene expression In vivo Ex vivo :8237/M

14、288/SChow_4_10/sld005.htmIN VIVOEX VIVO基本途徑是：個(gè)體供者組織或細(xì)胞移植物 組織培養(yǎng)治療基因或標(biāo)記基因培養(yǎng)細(xì)胞選擇或富集轉(zhuǎn)基因細(xì)胞I.轉(zhuǎn)染細(xì)胞實(shí)驗(yàn)動(dòng)物或受試病人的靶器官 1. 離體法（離體法（ex vivo）基因轉(zhuǎn)移的治療途徑）基因轉(zhuǎn)移的治療途徑基本途徑是： 含治療基因表達(dá)載體直接注射/與介質(zhì)結(jié)合后直接注射或用基因槍導(dǎo)入體內(nèi) 包裝細(xì)胞系中包裝好的復(fù)制缺陷型病毒顆粒優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便省時(shí)省力，能很快觀察到外源基因的表達(dá)及作用缺點(diǎn)：DNA在體內(nèi)不易進(jìn)入細(xì)胞，易被降解，以病毒顆粒的形式導(dǎo)入人體則易引起免疫反應(yīng)和被補(bǔ)體滅活。2. 直接體內(nèi)法（直接體內(nèi)法（in vivo）

15、基因轉(zhuǎn)移的途徑）基因轉(zhuǎn)移的途徑 病毒載體的產(chǎn)生病毒載體的產(chǎn)生 病毒載體的產(chǎn)生病毒載體的產(chǎn)生 病毒載體在基因治療中的應(yīng)用病毒載體在基因治療中的應(yīng)用反轉(zhuǎn)錄病毒反轉(zhuǎn)錄病毒(Retrovirus, RV)載體優(yōu)點(diǎn)：基因轉(zhuǎn)移的效率高，細(xì)胞宿主范圍較廣泛，DNA整合效率高于其它病毒載體等。缺點(diǎn)：只感染分裂狀態(tài)的細(xì)胞，載體容量?。?kb），目的基因在未分化的細(xì)胞中常丟失，隨機(jī)整合潛在致癌的危險(xiǎn)。重組反轉(zhuǎn)錄病毒載體在轉(zhuǎn)染反轉(zhuǎn)錄病毒包裝細(xì)胞后可獲得重組病毒顆粒優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：安全，不整合到染色安全，不整合到染色體上體上不需要宿主細(xì)胞的分不需要宿主細(xì)胞的分裂增殖就能進(jìn)入細(xì)胞裂

16、增殖就能進(jìn)入細(xì)胞 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：免疫原性較強(qiáng)免疫原性較強(qiáng)不能整合到宿主細(xì)胞不能整合到宿主細(xì)胞基因組使得外源基因基因組使得外源基因表達(dá)持續(xù)時(shí)間有限表達(dá)持續(xù)時(shí)間有限I.插入外源插入外源DNA的能力的能力也有限（也有限（7kb）。）。 腺病毒腺病毒(AV)載體載體缺乏缺乏AV時(shí)時(shí)AAV潛伏的感染，當(dāng)用潛伏的感染，當(dāng)用AAV和和AV共感染時(shí)，導(dǎo)致裂共感染時(shí)，導(dǎo)致裂解感染，產(chǎn)生解感染，產(chǎn)生AAV粒子。粒子。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： AAV潛伏感染可轉(zhuǎn)導(dǎo)潛伏感染可轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA到到各種細(xì)胞型（無論分裂的和各種細(xì)胞型（無論分裂的和未分裂的細(xì)胞）未分裂的細(xì)胞）基因組高度特異性地整合到基因組高度特異性地整合到人基因組中（人人基

17、因組中（人19號(hào)染色體號(hào)染色體上單一的整合位點(diǎn)）上單一的整合位點(diǎn)）缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：插入外源插入外源DNA的能力有限的能力有限（ 4.7 kb）腺病毒相關(guān)病毒（腺病毒相關(guān)病毒（ AAV）載體）載體腺病毒相關(guān)病毒載體系統(tǒng)腺病毒相關(guān)病毒載體系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：嗜神經(jīng)組織嗜神經(jīng)組織能 插 入 較 長(zhǎng) 外 源 基 因能 插 入 較 長(zhǎng) 外 源 基 因（20kb或略長(zhǎng)些或略長(zhǎng)些缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：較大的基因組使得遺傳操較大的基因組使得遺傳操作較難進(jìn)行作較難進(jìn)行不整合到宿主細(xì)胞基因組，不整合到宿主細(xì)胞基因組，表達(dá)持續(xù)的時(shí)間受限表達(dá)持續(xù)的時(shí)間受限I.包含大量功能基因，安全包含大量功能基因，安全水平尚待進(jìn)一步觀察水平尚待進(jìn)一步

18、觀察皰疹病毒（皰疹病毒（HSV）載體）載體 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：安全，痘病毒在人類歷史上已經(jīng)廣泛應(yīng)用安全，痘病毒在人類歷史上已經(jīng)廣泛應(yīng)用外源基因的容量可達(dá)外源基因的容量可達(dá)30 kb30 kb適用廣泛的細(xì)胞型（可感染非分裂的細(xì)胞）適用廣泛的細(xì)胞型（可感染非分裂的細(xì)胞）缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不整合入細(xì)胞基因組，故外源基因表達(dá)的時(shí)間不不整合入細(xì)胞基因組，故外源基因表達(dá)的時(shí)間不能持久能持久載體過大，受免疫系統(tǒng)的影響也較大。載體過大，受免疫系統(tǒng)的影響也較大。痘病毒（痘病毒（Poxvirus, PV）載體）載體基因治療：治療基因 導(dǎo)入機(jī)體糾正或補(bǔ)償相糾正或補(bǔ)償相應(yīng)應(yīng)基因功能基因功能1.靶向性基因?qū)胂到y(tǒng) 基因治療的關(guān)鍵問題是將治療基因送入特定得靶細(xì)胞，并在該細(xì)胞中得到高效表達(dá)；2.外源基因表達(dá)的可控性 導(dǎo)入基因后無調(diào)控表達(dá)將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。最理想的可控性是模擬人體內(nèi)基因本身的調(diào)控形式；3.治療基因過少治療基因過少 導(dǎo)入基因的表達(dá)誘導(dǎo)框架圖Invented for DNA transfer to plant cellsFully applicable to mamalian cellsLigh