知識(shí)總結(jié)：基因工程技術(shù)在免疫學(xué)中的應(yīng)用

PAGE6基因工程技術(shù)在免疫學(xué)中的應(yīng)用基因工程技術(shù)已越來越廣泛滲透到包括免疫學(xué)在內(nèi)的生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，無論在應(yīng)用基礎(chǔ)還是在開發(fā)研究方面都取得了驚人的進(jìn)展，大量的基因工程疫苗、基因工程抗體、基因工程細(xì)胞因子和基因工程化細(xì)胞治療技術(shù)等，已成功地應(yīng)用于臨床。1基因工程疫苗疫苗是免疫防治的重要手段，牛痘疫苗開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)免疫學(xué)，并且最終在全球徹底消滅了天花病，這也是有史以來人類根除的唯一一種疾病。傳統(tǒng)上較多地使用活的減毒疫苗，效果雖好，但卻缺乏安全性，無法保證不突變成強(qiáng)毒株。有些病毒如乙型肝炎病毒等目前尚不能在體外培養(yǎng)，血源疫苗又有傳染疾病的潛在危險(xiǎn)性。而基因工程疫苗將使疫苗更安全、更可靠。隨著對(duì)病毒基因結(jié)構(gòu)的了解，一些重要的病毒如乙肝病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒，瘡疥病毒和流感病毒的蛋白質(zhì)和多肽都已能利用基因工程進(jìn)行表達(dá)，制備基因工程疫苗，有些已進(jìn)行大范圍推廣，如乙肝疫苗。利用基因工程制備的霍亂疫苗、瘧原蟲、獸用大腸桿菌疫苗也已投入使用。人們還利用轉(zhuǎn)基因植物研制基因工程疫苗，其方法是將編碼某種病原體中特異性的免疫原基因克隆入Ti質(zhì)粒，然后用這種重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化膿桿菌，再感染植物細(xì)胞，將免疫原基因整合到植物細(xì)胞的染色體上，誘導(dǎo)分化為植株，成為表達(dá)特定免疫原的品系，制備疫苗。其優(yōu)點(diǎn)是易于生產(chǎn)，安全方便，成本低。已經(jīng)利用馬鈴薯、煙草、香蕉等研制出了霍亂、大腸桿菌、乙肝等疫苗。雖然此方法目前尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，存在著有效含量偏低、不易純化等問題。但前景十分誘人，相信不久的將來，通過食用香蕉等水果就可以達(dá)到防病、治病的目的。2基因工程抗體單克隆抗體自1975年問世以來，大大促進(jìn)了免疫學(xué)的發(fā)展，成為免疫學(xué)技術(shù)的一次革命。但由于用于臨床的均為鼠源性單克隆抗體，易引起超敏反應(yīng)，而人-人雜交瘤技術(shù)尚無重大突破，嚴(yán)重限制了單克隆抗體的臨床應(yīng)用。自80年代起開始了基因工程抗體的研究工作。基因工程抗體的制備過程是：利用l人血白細(xì)胞，而采用基因工程技術(shù)一個(gè)中型實(shí)驗(yàn)室每天便可生產(chǎn)2g。3．3腫瘤壞死因子TFN是一種可直接造成腫瘤細(xì)胞死亡的因子。TFN-α已經(jīng)用于治療腫瘤和病毒感染。局部應(yīng)用如瘤內(nèi)注射較好，全身應(yīng)用效果較差。3．4紅細(xì)胞生成素EPO可促進(jìn)紅細(xì)胞的生成，用于各種原因引起的紅細(xì)胞減少癥。國(guó)內(nèi)已有近10家進(jìn)行生產(chǎn)。4基因免疫利用基因重組技術(shù)將目的基因直接免疫機(jī)體，以表達(dá)相應(yīng)的基因產(chǎn)物從而誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生特異性應(yīng)答的新技術(shù)。它可以在體內(nèi)持續(xù)地合成某種免疫原或因子，特別適應(yīng)于某些免疫原性差的病原體或疾病的免疫，如AIDS、腫瘤，也適用于某些基因缺陷的病人。4．1基因疫苗核酸疫苗將某些病原體的具特異性免疫原性的基因片段經(jīng)重組后接種于機(jī)體。1992年Shiu-lo首先利用猴免疫缺陷病毒構(gòu)建了重組痘苗載體，用皮膚劃痕法接種于恒河猴，7天后便測(cè)到了相應(yīng)的抗體，一年后仍可以測(cè)到抗體的存在，基因疫苗免疫獲得成功。其后，其他學(xué)者進(jìn)行了多種目的基因的免疫實(shí)驗(yàn)，如牛皰疹病毒Ⅰ型糖蛋白基因、流感病毒血凝集素基因、狂犬病毒G蛋白基因、乙肝病毒包膜抗原基因、HIV-gp120等，取得了成功。4．2基因工程化的細(xì)胞治療此治療方法是將基因重組后在體外向靶細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移，確定目的基因已表達(dá)后再轉(zhuǎn)回體內(nèi)，使目的基因得到持續(xù)表達(dá)，機(jī)體獲得持久性免疫。4．2．1基因治療將基因缺陷患者的細(xì)胞取出，體外培養(yǎng)，將重組的正常基因轉(zhuǎn)入培養(yǎng)細(xì)胞后，再輸回患者體內(nèi)。如1990年對(duì)一位因缺乏腺苷脫氨酶基因，而身患先天性免疫缺陷病的美國(guó)女孩進(jìn)行基因治療，其方法是首先將患者的白細(xì)胞取出作體外培養(yǎng)，然后用逆轉(zhuǎn)錄病毒將正常腺苷脫氨酶基因轉(zhuǎn)入培養(yǎng)的白細(xì)胞中，再將這些轉(zhuǎn)基因白細(xì)胞回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，經(jīng)過多次治療，患者的免疫功能趨于正常。4．2．2基因?qū)驅(qū)⒛[瘤特異性抗原的單克隆抗體的Ig基因片斷，與從患者體內(nèi)取出的具殺腫瘤活性的T細(xì)胞的抗原受體基因重組，然后回輸入患者體內(nèi)。重組后的T細(xì)胞不僅具有殺腫瘤活性，而且還持續(xù)表達(dá)對(duì)腫瘤特異性抗原的單克隆抗體，將重組后的T細(xì)胞導(dǎo)入腫瘤部位。4．2．3細(xì)胞內(nèi)免疫將AIDS病毒的反義核酸或突變體無致病性導(dǎo)入CD8T細(xì)胞輸回患者體內(nèi)，在體內(nèi)持續(xù)表達(dá)反義核酸或突變病毒蛋白，以干擾致病性AIDS病毒的復(fù)制和增殖。4．2．4基因工程化細(xì)胞因子將細(xì)胞因子的基因或某些抑制病毒結(jié)合或繁殖的蛋白基因?qū)牖颊逿細(xì)胞內(nèi)，再輸回患者體內(nèi)，使其獲得持續(xù)性表達(dá)。5轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在器官移植中的應(yīng)用利用基因工程技術(shù)制造表達(dá)人源蛋白的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，使之克服異種器官移植中的超急性排斥反應(yīng)。隨著器官移植技術(shù)的完善，同種移植成功率越來越高，腎臟移植的5年存活率達(dá)95％，心臟移植達(dá)70％。但移植供體器官出現(xiàn)嚴(yán)重不足。腎臟官移植成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，異種移植遇到的最大難題就是超急性排斥反應(yīng)。其主要原因是人體內(nèi)存在針對(duì)異種動(dòng)物組織成分的天然抗體，其靶分子是α-半乳糖苷。人天然抗體通過與異種動(dòng)物供體器官血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的靶分子結(jié)合，繼而激活補(bǔ)體系統(tǒng)，導(dǎo)致補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒作用，產(chǎn)生超急性反應(yīng)。針對(duì)這一問題，人們重點(diǎn)在下述幾個(gè)方面利用基因工程技術(shù)改造異種動(dòng)物：5．1利用基因工程技術(shù)產(chǎn)生α-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶缺陷的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物人體內(nèi)的天然抗體是通過與異種器官內(nèi)皮細(xì)胞表面的α-半乳糖苷結(jié)合而激活補(bǔ)體系統(tǒng)的，因而，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物若缺少α-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶，便不會(huì)產(chǎn)生α-半乳糖苷，人體內(nèi)的天然抗體也就不能激活補(bǔ)體系統(tǒng)。利用同源重組技術(shù)、基因打靶或基因敲除技術(shù)去掉供體動(dòng)物的α-半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因，或利用反義核酸技術(shù)抑制該基因的表達(dá)，產(chǎn)生α-半乳糖苷缺陷的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。5．2培育表達(dá)人源補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物導(dǎo)致急性排斥反應(yīng)的補(bǔ)體系統(tǒng)的激活受補(bǔ)體激活調(diào)節(jié)蛋白控制。而異種器官的補(bǔ)體激活調(diào)節(jié)蛋白對(duì)人的補(bǔ)體系統(tǒng)缺乏阻遏作用，若將人的補(bǔ)體激活調(diào)節(jié)蛋白的基因?qū)牍w動(dòng)物體內(nèi)，使這些調(diào)節(jié)蛋白在供體器官內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)，則可能使其免于遭受受體的攻擊。目前