癌癥的基因治療

1、癌癥的基因治療摘 要癌癥基因治療是依靠遺傳物質(zhì)基因通過某種手段導(dǎo)入體內(nèi)或腫瘤內(nèi)治療腫瘤癌癥，到達阻止腫瘤癌癥生長、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)的目的。近年來的研究說明癌癥的基因治療為攻克癌癥開辟了新途徑，。因此長久以來，癌癥基因治療的研究備受人們關(guān)注。本文綜述了癌 癥基因治療策略、腫瘤靶向及癌癥基因治療在治療癌癥中的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：癌癥基因治療 治療策略 腫瘤靶向 應(yīng)用前景 ABSTRACTCancer gene therapy is relying on certain means to trandfer genetic material gene to the body or tumor to preve

2、nt tumor cancer ftom growing, transferring, repapsing. Recent research shows that cancer gene therapy is a new way to overcome cancer. Therefore , much research concerning gene therapy for cancer has been made. In this paper, cancer gene therapy strategies, tumor targeting and the prospect in therap

3、y of cancer gene therapy are reviewed.Key words: cancer gene therapy treatment strategy tumor targeting applications prospect目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635127#_Toc292635127 一 前言 PAGEREF _Toc292635127 h 7 HYPERLINK file:/C:Doc

4、uments%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635128#_Toc292635128 二 本論 PAGEREF _Toc292635128 h 8 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635129#_Toc292635129 2.1癌癥基因治療策略 PAGEREF _Toc292635129 h 8 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAd

5、ministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635130#_Toc292635130 2.1.1免疫療法 PAGEREF _Toc292635130 h 8 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635131#_Toc292635131 2.1.2介導(dǎo)抑癌基因和誘導(dǎo)死亡 PAGEREF _Toc292635131 h 8 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文

6、%5b1%5d.doc l _Toc292635132#_Toc292635132 2.1.3酶前體藥物治療 PAGEREF _Toc292635132 h 9 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635133#_Toc292635133 2.1.4抑制腫瘤血管發(fā)生 PAGEREF _Toc292635133 h 10 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l

7、_Toc292635134#_Toc292635134 2.2腫瘤靶向 PAGEREF _Toc292635134 h 10 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635135#_Toc292635135 2.2.1直接注射 PAGEREF _Toc292635135 h 11 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635136#_Toc2926

8、35136 2.2.2區(qū)域性傳送 PAGEREF _Toc292635136 h 11 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635137#_Toc292635137 2.2.3腫瘤特異的載體結(jié)合 PAGEREF _Toc292635137 h 11 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635138#_Toc292635138 2.2.4腫瘤或

9、組織特異性啟動子 PAGEREF _Toc292635138 h 12 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635139#_Toc292635139 2.2.5腫瘤特異性病毒復(fù)制 PAGEREF _Toc292635139 h 12 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635140#_Toc292635140 2.2.6呼腸孤病毒 PAGER

10、EF _Toc292635140 h 13 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635141#_Toc292635141 2.3癌癥基因治療的應(yīng)用前景 PAGEREF _Toc292635141 h 13 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面正文%5b1%5d.doc l _Toc292635142#_Toc292635142 三 結(jié)論 PAGEREF _Toc292635142 h 1

11、4一 前言基因治療gene therapy1是指利用分子生物學(xué)方法將人的正常基因或有治療作用的基因通過一定方式導(dǎo)入人體靶細胞或組織中，以糾正基因的缺陷或者發(fā)揮治療作用，從而到達治療疾病的一種現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)新技術(shù)。盡管這項技術(shù)還處于起步階段，但是在一些案例中已經(jīng)取得了成功?；蛑委煹陌屑毎饕譃閮纱箢悾后w細胞和生殖細胞。針對生殖細胞的基因治療2，因其能引起遺傳改變而受到限制。因此，目前開展的基因治療僅限于體細胞。二 本論2.1癌癥基因治療策略免疫療法在最初的腫瘤基因治療的臨床試驗中，免疫療法的策略使用得最為廣泛3。其成功取決于細胞外表的腫瘤特異性抗原或者腫瘤相關(guān)性抗原能否被T細胞識別。實驗證明腫

12、瘤不表達免疫系統(tǒng)所能識別的抗原。現(xiàn)在，的腫瘤表達的抗原種類越來越多，它們有可能用來進行治療。免疫療法可以采取三種不同的路線，它們彼此之間有重疊。這三種路線是：誘導(dǎo)細胞因子或者共刺激分子的表達、淋巴細胞的基因修飾和腫瘤抗原疫苗。這個領(lǐng)域的許多工作者都用惡性黑色素瘤或腎臟細胞癌作為腫瘤模型，因為二者很容易觀察到宿主的免疫反響4。介導(dǎo)抑癌基因和誘導(dǎo)死亡在由于正常組織向侵入性、惡性化轉(zhuǎn)化的過程中，涉及多重遺傳學(xué)事件，包括獲得轉(zhuǎn)化能力和喪失腫瘤抑制能力的突變。在腫瘤中檢測到突變的腫瘤抑制基因5非常多，但是用來做基因治療研究的只有p53 、Rb以及細胞周期蛋白依賴的激酶CDK抑制基因，如p16和p21。所

13、有這些基因都參與細胞周期調(diào)控，其中p53蛋白在細胞周期過程和誘導(dǎo)細胞凋亡的調(diào)控中都起到關(guān)鍵性作用。當(dāng)應(yīng)答任何潛在的細胞毒性壓力如缺癢和DNA損傷時，p53能夠活化一系列蛋白；從而阻止細胞從G0/G1進入S期。隨后，p21蛋白結(jié)合細胞周期蛋白/cdk復(fù)合物，從而阻止Rb蛋白的磷酸化。在細胞周期中，Rb蛋白的磷酸化狀態(tài)是受到嚴格控制的。在G1期，Rb蛋白是去磷酸化或次磷酸化的，從G1晚期到M期的最后，Rb是高度磷酸化的。當(dāng)Rb蛋白處于次磷酸化的時候才行使其主要的生長抑制功能。Rb蛋白主要位于核基質(zhì)中，在那里結(jié)合E2F家族轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白。Rb和E2F的結(jié)合會將后者由轉(zhuǎn)錄激活子變成抑制子，而當(dāng)Rb蛋白磷

14、酸化時會使二者分開，這樣E2F就能激活一系列非常重要的調(diào)控基因。p53還是Blc-2蛋白最主要的下游調(diào)控因子。Blc-2能和前調(diào)亡蛋白Bax形成異源二聚體來組織調(diào)亡。有趣的是，p53還是Bax表達的強誘導(dǎo)物，因而在促進正常細胞調(diào)亡的過程中起重要作用。然而在發(fā)生p53基因突變的腫瘤中Bax和Blc-2的蛋白調(diào)控沒有了，因而細胞無法正常調(diào)亡。所以利用恢復(fù)野生型p53表達和凋亡酶激活細胞凋亡來抑制癌基因的表達。2.1.3酶前體藥物治療病毒指導(dǎo)的酶前體藥物6治療VDEPT有兩個根本特點。第一是將非人源酶的編碼基因通過重組病毒導(dǎo)入腫瘤細胞。選擇這種酶的原因在于它能夠?qū)⒎遣《镜那绑w藥物轉(zhuǎn)變成具有細胞毒性，

15、從而可以殺死這種細胞。在腫瘤細胞的微環(huán)境內(nèi)，讓腫瘤細胞自己產(chǎn)生活性藥物可以比全身用藥獲得更高的濃度，因而可以取得根號 的治療指數(shù)。VDEPT的概念來自于對抗體指導(dǎo)的酶前體藥物治療ADEPT的研究，ADEPT是依靠針對腫瘤特異性抗原的抗體將酶本身送入腫瘤細胞。VDEPT同ADEPT相比的優(yōu)點在于，VDEPT中的酶是腫瘤細胞自己產(chǎn)生的，而不是存在于間隙組織中的，這樣可以在細胞內(nèi)產(chǎn)生高濃度的活性酶，能夠隨時結(jié)合激活所需的共作用因子。而且 ，抗體酶共軛物固有的，免疫原性可能阻礙重復(fù)給藥。VDEPT的第二個重要的特征是所謂的“旁觀者效應(yīng)。這里指的是一個細胞的活性酶可以殺死相鄰的非轉(zhuǎn)導(dǎo)的細胞，進而使我們不

16、需要再對所有的腫瘤細胞進行轉(zhuǎn)導(dǎo)。就目前的載體技術(shù)來說，轉(zhuǎn)導(dǎo)所有的腫瘤細胞顯然是不現(xiàn)實的。理想的酶由單一肽鏈組成，具有較小的分子量，而且不受轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的限制。從根本上講，那些亞基的催化活性必須不同于任何一種人類的酶，所以現(xiàn)在使用的絕大局部來自細菌和病毒。一些潛在的酶前體藥物治療的可取參數(shù)有：前體藥物相關(guān)的活性形式具有高度差異的細胞毒性，低Km和高Kcat值，這樣在任何前體藥物和酶的濃度下使活性產(chǎn)物的產(chǎn)量到達最大化。前體藥物及其細胞毒形式的物理化學(xué)性質(zhì)，如脂溶性，會影響到其在細胞中的分布、細胞攝取以及旁觀者殺死效應(yīng)。激活的細胞毒試劑的半衰期也會影響到分布和效率：長半衰期能使藥物更均勻在腫瘤細胞內(nèi)分

17、布，但這很可能因藥物擴散到血管而被抵消，并由此增加整個機體中細胞毒藥物的濃度。2.1.4抑制腫瘤血管發(fā)生腫瘤血管7生成是指原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移腫瘤募集有功能的血液供應(yīng)的過程，如果沒有這個過程，腫瘤結(jié)節(jié)生長的體積將不會23mm 3。有三種基因治療的方法作用于抗腫瘤血管發(fā)生的治療。第一，抑制血管生成因子如管內(nèi)皮生長因子VEGF；第二，破壞血管生成因子的信號通路；第三，導(dǎo)入抗血管生成的基因。還有一種相關(guān)的方法，是利用新生脈管系統(tǒng)來靶向其他獨行基因在腫瘤中的表達。在體內(nèi)導(dǎo)入翻譯VEGF能使腫瘤消退。除了VEGF外，腫瘤也許還能表達其他的血管生成因子，例如堿性成纖維細胞生長因子bFGF這提示我們僅單獨靶向V

18、EGF可能無法產(chǎn)生足夠的靶向。采用類似于靶向VEGF因子的策略靶向下游通路也有一定的希望，比方利用可溶性KLT-1截短的VEGF受體或Tie2的可溶性受體。Tie2是一類內(nèi)皮特異性受體酪氨酸激酶，在腫瘤血管中生成中起一定作用。目前的抗血管生成分子很多，包括血管抑素、內(nèi)皮細胞抑素、血小板反響素1和血小板因子4。近期有文獻報道，腺病毒導(dǎo)入內(nèi)皮細胞抑制素到小鼠，可以減緩小鼠體內(nèi)乳腺癌和肺癌異體抑制結(jié)節(jié)的生長。同樣，用腺病毒導(dǎo)入蛋白酶基因，可以在腫瘤切割血纖維蛋白溶酶原產(chǎn)生血管抑素，導(dǎo)致一定程度的裸鼠肺癌異體抑制植物生長緩慢。最后，有些研究者提出，一些其他基因治療方案，如野生型p53基因的過度表達及I

19、L-12的免疫療法，其抗腫瘤效果是通過抗腫瘤血管生成的過程介導(dǎo)的。2.2腫瘤靶向在任何癌癥基因治療策略中都必須考慮的最重要的一點，是如何在腫瘤細胞使轉(zhuǎn)基因靶向表達。理想的基因治療載體必須能夠到達全身給藥，而且必須將基因送達目標(biāo)腫瘤細胞，在其中表達，并且在正常的、非惡性細胞中表達的量必須最小。目前的載體技術(shù)雖然離目標(biāo)還有很大差距，但人們已經(jīng)開發(fā)出多種可以使用的技術(shù)。直接注射在最初的階段，直接將載體注射到腫瘤結(jié)節(jié)內(nèi)是可能的，能生產(chǎn)一定水平的腫瘤靶向。這種方法在最初的臨床試驗中被廣泛使用，例如惡性黑色素瘤結(jié)節(jié)以及遠離原發(fā)性腫瘤的孤立轉(zhuǎn)移灶，因為它可最大限度地將載體送達一個特殊的位置，但是這種方法在臨

20、床上可用之處不是很大，因為大多數(shù)腫瘤會廣泛轉(zhuǎn)移，而且直接在多處腫瘤灶進行注射顯然是不切實際的。還有，有證據(jù)顯示，即時非常小心進行腫瘤內(nèi)注射，局部病毒還是會泄露到全身循環(huán)系統(tǒng)8。區(qū)域性傳送有些腫瘤在它們的自然進程中會停留在身體特定的腔內(nèi)，直到晚期。例如，卵巢癌通常會停留在腹膜腔，因而如果進行直接腹膜腔內(nèi)傳遞載體或前體藥物，都能使藥物作用到腫瘤。同樣，間皮瘤是一種石棉誘導(dǎo)的原發(fā)性腫瘤，最常發(fā)生在胸膜和腹膜的漿膜外表，在發(fā)病期間，它幾乎會一直位于所在的位置。有證據(jù)說明，惡性腫瘤胸膜滲出物中的軟骨素硫酸蛋白聚糖能抑制逆轉(zhuǎn)錄病毒基因傳送，雖然用透明質(zhì)酶預(yù)處理滲出物能防止這種抑制作用。還有試驗說明，在卵巢

21、癌患者腹水中存在高效價的起中和作用的抗腺病毒抗體，在體內(nèi)試驗匯總，這也可能限制了這種基因傳送方法的效率。另外一點可以利用的腫瘤細胞特性是肉眼可見的血液供應(yīng)而不是靶向性的新生血管。直腸結(jié)腸癌的肝臟轉(zhuǎn)移通過門脈循環(huán)到達肝臟，一旦在肝臟落腳，就主要從肝動脈攫取血液供應(yīng)，這樣就可以找到一種腫瘤特異的傳送途徑，通過肝動脈送達載體或藥物。也有報道提到，可以通過門靜脈直接注射產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)錄病毒的細胞，將病毒包裝細胞送到實驗性結(jié)腸直腸癌的肝臟轉(zhuǎn)移灶。腫瘤特異的載體結(jié)合 引導(dǎo)任何一種載體9重新定向結(jié)合的一個關(guān)鍵因素是找到一種特異性的細胞外表分子，這種分子只在或重要在某種細胞表達，而且以高度的特異性及高親和力與的配體

22、結(jié)合。目前，常用單克隆抗體技術(shù)來別離這種分子，已經(jīng)用這種方法在卵巢癌中別離到了這類分子并獲得CA125和葉酸管結(jié)合蛋白的過度表達。然而，別離和純化單克隆抗體非常復(fù)雜，意味著這項技術(shù)過于繁瑣。還有，高親和力結(jié)合并不能總是轉(zhuǎn)化為有效的基因傳遞這一事實，也意味著在尋找良好的靶目標(biāo)的時候，目前除了反復(fù)實驗外沒有別的捷徑可走。也許可以采用一種不同的技術(shù)，也就是采用肽展示噬菌體，這種技術(shù)比單克隆抗體技術(shù)篩選的更快，而且無需事先了解細胞受體的信息就可著手進行。已有相關(guān)報道，通過篩選肽庫來確定具有細胞特異性結(jié)合特性的噬菌體，已取得局部成功。腫瘤或組織特異性啟動子很多腫瘤都是過度表達某種基因10的基因表達置于這

23、些基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)控制之下，那么如HSVtk或大腸桿菌NTR等的表達就能被限制在腫瘤細胞中，這樣就保證了一定程度的腫瘤選擇性。已經(jīng)有許多報道，使用了多種替代的啟動子來驅(qū)使腫瘤或組織特異性表達，其中包括黑色素瘤中的酪氨酸酶、乳腺癌和卵巢癌中的MUC1。然而，一個內(nèi)在的問題是，這些啟動子都不如那些組成性啟動子強。在腺病毒載體使用組織特異性的啟動子的另外一個潛在的問題是，增強子元件早期位于E1區(qū)域，離包裝信號很近，無法從病毒基因組中切除。有報道說，在一個第一代腺病毒載體中，這些元件已經(jīng)使c-erbB-2啟動子的組織特異性失效。然而，利用包含牛生長激素基因終止信號的序列可以隔離啟動子-轉(zhuǎn)基因盒，從而可

24、能恢復(fù)轉(zhuǎn)基因的組織特異性表達。腫瘤特異性病毒復(fù)制讓病毒僅在腫瘤內(nèi)而不在周邊非腫瘤組織中復(fù)制，這個目標(biāo)非常吸引人，因為這可以使載體只在局部產(chǎn)生，進而進行更多的基因轉(zhuǎn)移。這可以克服很多目前體內(nèi)基因轉(zhuǎn)移效率低下的問題。如果病毒還能使所有的腫瘤細胞裂解，那么可起到雙倍成效。由于這個緣故，這方面的研究重點都放在了單純皰疹病毒和腺病毒載體上，因為二者野生型的感染都會使細胞裂解。呼腸孤病毒能進行腫瘤特異性復(fù)制的第三種病毒是呼腸孤病毒11，它既不同于單純皰疹病毒也不同于以上所述腺病毒載體，人們用的是其野生型而不是缺失突變體。它是一類普遍的雙鏈RNA病毒，似乎在人體不會產(chǎn)生任何臨床病癥。然而，在Ras通路激活的

25、細胞中，呼腸孤病毒的感染會引起裂解循環(huán)，造成感染細胞的死亡。雖然只在30%人類腫瘤中發(fā)現(xiàn)有Ras本身的突變，而在其他的腫瘤中，存在Ras激活元件突變的超過50%。體外實驗顯示，用每個細胞10個呼腸孤病毒顆粒的劑量來感染轉(zhuǎn)化的鼠成纖維細胞和人類成膠質(zhì)細胞瘤，能導(dǎo)致細胞的死亡，并且使已經(jīng)建立的鼠源模型腫瘤結(jié)節(jié)出現(xiàn)了消退。似乎這種抗腫瘤效應(yīng)并不受抗呼腸孤病毒抗體所影響。2.3癌癥基因治療的應(yīng)用前景癌癥基因治療的推廣主要依靠生物工程與臨床醫(yī)學(xué)技術(shù)的開展12?；蛑委煹脑硎强尚械?，但是如何將這些原理應(yīng)用到實際治療中仍然面臨很大的困難。目前，大多數(shù)的治療方案仍處于臨床前試驗或早期的臨床試驗階段，對于它們

26、能否最終成功尚未可知。雖然，基因治療的第一代藥劑已經(jīng)進入臨床，并顯示出了一定程度的療效，但現(xiàn)在要對基因治療的效果做出一個結(jié)論還為時過早。在基因治療中，針對靶蛋白的小分子藥物和抗體，可能是最有前景的治療藥劑。對于大局部的制藥公司來說，小分子藥物是最傳統(tǒng)也是最受青睞的治療策略。目前，已有極少的小分子藥劑被批準(zhǔn)用于癌癥的治療。小分子藥物STI-571Gleevec在治療早期慢性髓細胞白血病中取得了顯著療效，這說明一個屬于小分子藥劑的新時代已經(jīng)來臨了。但是，這些藥劑的特異性、平安性和抗藥性等問題始終擺在我們面前，而且這些問題常常會被那些不熟悉藥物研發(fā)過程的研究者所低估。除此之外，抗體藥劑又一次被人們所重視。相對于小分子藥劑而言，抗體在藥理學(xué)和毒理學(xué)上都具有更好的屬性，而且人源化的抗體不會像病毒載體那樣產(chǎn)生很強的免疫反響。但是，腫瘤細胞外表只有很少局部的靶點分子可以采用抗體治療，這也成為抗體藥劑開展過程中的一個瓶頸。三 結(jié)論綜上所述，基因治療是一項剛剛起步的技術(shù)，尤其是在治療惡性疾病的時候，期望能奇跡般治愈所有類型的惡性疾病，這顯然是不可能的。而可行的是，將基因治療與目前現(xiàn)有的用藥方案結(jié)合起來，來治療術(shù)后剩余的疾病。要使以后在基因治療這項技術(shù)變?yōu)楝F(xiàn)實，進行進一步的嘗試，必須有完善的設(shè)計，而且必須有明確的科學(xué)性終點。參考文獻： 1 宋捷.基因治療及其研究現(xiàn)狀中