癌癥與艾滋病的基因治療

1、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(wèn)題,2,基因治療： 凡是將新的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移得到某一個(gè)體的細(xì)胞內(nèi)，使功能不正常的基因、功能正常的基因但表達(dá)量很低的基因、機(jī)體本身不存在的外源基因得到正常表達(dá)，或者降低、抑制機(jī)體基因的表達(dá)，從而達(dá)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(dǎo)致身體正常細(xì)

2、胞發(fā)生癌變的結(jié)果。癌細(xì)胞特點(diǎn)：無(wú)限制無(wú)止境的增長(zhǎng)，使患者體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被大量消耗，癌細(xì)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(dòng)物細(xì)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(dòng)物的正常細(xì)胞發(fā)生癌變。 原癌基因：原癌基因是細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞增殖相關(guān)的基因，是維持機(jī)體正常生命活動(dòng)所必須的，在進(jìn)化上高等保守。當(dāng)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(qiáng)時(shí)，使細(xì)胞過(guò)度

3、增殖，從而形成腫瘤。,5,癌癥的基因治療根據(jù)作用機(jī)制可以分成兩類,調(diào)節(jié)機(jī)體免疫利用正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的差異,6,癌癥基因治療法,1.導(dǎo)入細(xì)胞因子基因進(jìn)行治療2.導(dǎo)入抑癌基因的基因治療3.導(dǎo)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(xì)胞因子，如干擾素、白介素、腫瘤壞死因子、粒細(xì)胞－巨噬細(xì)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(dǎo)入細(xì)胞因子基因進(jìn)行治療,8,2. 導(dǎo)入抑癌基因的基因治療

4、,很多腫瘤細(xì)胞的某些基因異常表達(dá)，被稱為癌基因，當(dāng)他們處于正常狀態(tài)時(shí)，就稱為原癌基因機(jī)體正常細(xì)胞存在抑制細(xì)胞異常增殖的基因，即抑癌基因，它們?cè)诩?xì)胞周期的調(diào)控和細(xì)胞凋亡中，起著非常重要的作用,9,3.導(dǎo)入MHC的基因治療,MHC表達(dá)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(xì)胞上I類抗原的MHC表達(dá)很弱或者不表達(dá)，使機(jī)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

5、殊酶的基因?qū)爰?xì)胞，使無(wú)毒的前體藥物轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘亩疚铮鸢屑?xì)胞的死亡。實(shí)際應(yīng)用： 對(duì)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(xiǎn),1，自殺基因的作用機(jī)制尚不完全清楚，有可能是直接細(xì)胞毒性效應(yīng)、旁觀者效應(yīng)、促進(jìn)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(xì)胞能引起未經(jīng)改造細(xì)胞的細(xì)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

6、,5.抗端粒酶療法,端粒酶是癌組織中特異表達(dá)的關(guān)鍵酶，與腫瘤細(xì)胞無(wú)限增殖關(guān)系密切。端粒酶在癌細(xì)胞表面表達(dá)特異性抗原，是癌細(xì)胞的標(biāo)記之一。已有許多端粒酶肽段應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)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(wèn)題,,1，抗癌基因?qū)氲妮d體系統(tǒng)問(wèn)題 轉(zhuǎn)染性載體： 利用化學(xué)或物理方法增加細(xì)胞膜的通透性而將DNA轉(zhuǎn)染入細(xì)胞內(nèi)，這種方法包括脂質(zhì)體和基因槍等。轉(zhuǎn)導(dǎo)性載體： 利用病毒對(duì)細(xì)胞的天然親和力把遺傳物質(zhì)

7、引入宿主細(xì)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(yùn)用最廣的進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移的載體系統(tǒng)，能夠長(zhǎng)期表達(dá)，而且載體可以通過(guò)建立生產(chǎn)細(xì)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(diǎn)，但它的抗原性較強(qiáng)，體內(nèi)應(yīng)用高濃度腺病毒重組體會(huì)經(jīng)起對(duì)轉(zhuǎn)錄細(xì)胞免疫排斥或炎癥等反應(yīng)。,15,,,16,2，癌癥基因治療的“靶細(xì)胞”或“靶組織”,,帶有目的基因的載體如何到達(dá)“靶細(xì)胞”是腫瘤基因治療的關(guān)鍵

8、。只有提高基因轉(zhuǎn)導(dǎo)的靶向性，才能實(shí)現(xiàn)治療的針對(duì)性和安全性。,17,問(wèn)題與展望,盡管在體內(nèi)載體的轉(zhuǎn)導(dǎo)與表達(dá)率尚不夠理想，臨床上還沒(méi)有較全面的成功經(jīng)驗(yàn)，但面對(duì)復(fù)雜的基因治療，目前研究重點(diǎn)策略在于:①增強(qiáng)對(duì)腫瘤的免疫反應(yīng)。②修復(fù)細(xì)胞周期中由腫瘤抑制基因喪失或癌基因激活而造成的細(xì)胞DNA損傷。③自殺基因的策略還有基因標(biāo)記研究與在基因治療中對(duì)正常組織的保護(hù)措施等。,18,二、艾滋病與基因治療,艾滋病簡(jiǎn)介１.艾滋病又稱獲得性免疫缺陷綜合癥

9、，是人類因感染人類免疫缺陷病毒（Human Immunodeficiency Virus，HIV）后導(dǎo)致免疫缺陷，并發(fā)一系列機(jī)會(huì)性感染及腫瘤，嚴(yán)重者可導(dǎo)致死亡的綜合癥。 ２.艾滋病病毒，簡(jiǎn)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(xì)胞作為攻擊目標(biāo)，大量吞噬、破壞T4淋巴細(xì)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(duì)各種疾病的抵抗能力而發(fā)病并死亡。,19,二、艾滋病與基因治療,致病機(jī)理

10、 HIV選擇性地侵犯帶有CD4分子的，主要有T4淋巴細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等。細(xì)胞表面CD4分子是HIV受體，通過(guò)HIV囊膜蛋白gp120與細(xì)胞膜上CD4結(jié)合后由gp41介導(dǎo)使病毒穿入易感細(xì)胞內(nèi)，造成細(xì)胞破壞。,20,二、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(dá),Tat蛋白突變體表達(dá),核酶,特異性抗體的誘導(dǎo),,艾滋病疫苗,21,二、艾滋病與基因治療,１. 反義核酸用互補(bǔ)于mRNA的DNA或

11、RNA，在細(xì)胞內(nèi)形成雙鏈分子，阻礙mRNA的剪接、運(yùn)送、翻譯，降低mRNA的穩(wěn)定性，從而影響病毒基因的表達(dá)與復(fù)制。目前需要解決的問(wèn)題是反義核酸的專一性轉(zhuǎn)移和進(jìn)入靶細(xì)胞之前的降解。,22,二、艾滋病與基因治療,２.核酶核酶是具有催化RNA自我剪切反應(yīng)的核酸，目前報(bào)道的核酶是在培養(yǎng)細(xì)胞上干預(yù)HIV基因的表達(dá)。核酶的穩(wěn)定性比較低，生理?xiàng)l件下反應(yīng)緩慢是其用于抗HIV的不足之處，同時(shí)針對(duì)它在機(jī)體內(nèi)是怎樣被轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后抗RnaseH的能力還

12、需進(jìn)一步研究。,23,二、艾滋病與基因治療,３.可溶性CD4分子的表達(dá)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(dá)。將CD4分子的編碼基因通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄病毒載體導(dǎo)入到外周淋巴細(xì)胞、骨髓造血干細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞中得到表達(dá)，表達(dá)出來(lái)的CD4分子可以與入侵的HIV病毒包膜蛋白Gp120結(jié)合，競(jìng)爭(zhēng)性地保護(hù)CD4＋T淋巴細(xì)胞不受或少受感染。,24,二、艾滋病與基因治療,４.特異性抗體的誘導(dǎo) 通過(guò)誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗HIV的特異

13、性抗體也是抗HIV治療的一個(gè)重要方法，將gp120的基因?qū)肴梭w中表達(dá)，誘導(dǎo)抗包膜蛋白Gp120的體異性抗體，不僅可以誘導(dǎo)產(chǎn)生IgG，而且可以引發(fā)特異性的細(xì)胞免疫。,25,二、艾滋病與基因治療,５. Tat蛋白突變體表達(dá)Tat蛋白在HIV病毒基因的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)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(dá)，競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合Tat受體位點(diǎn)，抑制或干擾HIV病毒基因組的正常復(fù)制和轉(zhuǎn)錄功能 。,26,二、艾

14、滋病與基因治療,６.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(shí)間內(nèi)防止艾滋?。愃埔腋我呙绲脑恚┐艘呙缭诶鲜笊砩显囼?yàn)成功，但在人體身上試驗(yàn)失敗，造成20多人感染艾滋病病毒。HIV疫苗被認(rèn)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(huì)引入約10個(gè)堿基的錯(cuò)誤。高的變異頻率使世界不同地區(qū)甚至同一感染個(gè)體不同時(shí)期HIV的基因組都

15、有較大差異，這就導(dǎo)致了從基因角度研制疫苗是非常困難的。,27,三.基因治療存在的問(wèn)題,（1）基因治療的合理性① 基因治療的疾病一般是目前無(wú)法得到根治的、嚴(yán)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(hù)人的同意，同時(shí)也比較容易得到政府有關(guān)部門的批準(zhǔn)。② 盡管基因治療困難重重，但是科學(xué)家認(rèn)為，基因治療的思路是正確的，因此一直在堅(jiān)持不懈地研究著、實(shí)踐著。③ 基因治療蘊(yùn)藏著豐厚的商業(yè)利潤(rùn)。對(duì)于基因

16、治療而言，即使以后可以用于臨床，其收費(fèi)也會(huì)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(rùn)的驅(qū)動(dòng)下，國(guó)家或私人都投入了大量研究資金，這樣就進(jìn)一步刺激了基因治療的發(fā)展。,28,三.基因治療存在的問(wèn)題,（2）基因治療的困難① 基因治療的進(jìn)展，依賴于基礎(chǔ)理論研究的突破，而且并不是說(shuō)知道了致病基因，人類就有辦法對(duì)付它了。更何況，目前對(duì)很多基因病的致病基因，及其基因間相互作用的機(jī)理尚不清楚。② 要尋找合適的靶細(xì)胞，讓轉(zhuǎn)入的基因在患者體

17、內(nèi)能持久地發(fā)揮作用。③ 每個(gè)靶細(xì)胞只能整合入一個(gè)基因。體內(nèi)生化物質(zhì)是處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，基因表達(dá)產(chǎn)物少了不行，多了也不行。④ 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(jìn)行了無(wú)害化處理，但是科學(xué)家還是報(bào)道了接受基因治療的人易患癌癥的事實(shí)。⑤ 現(xiàn)在還缺乏令人滿意、有效地將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞染色體定點(diǎn)位置的辦法。,29,（3）基因治療是否必要和安全有人認(rèn)為沒(méi)必要搞基因治療，其理由是：① 基因治療