病毒載體應用于基因治療

1、病毒載體應用于基因治療,病毒載體概述,要求：1、攜帶外源基因并能包裝成感染性病毒顆粒 2、介導外源基因轉移和表達 3、對機體不致病,容量：自身基因組大小的105%-110%,,,組成：1、病毒復制和包裝元件 2、病毒基因 3、插入的外源基因或元件 4、病毒外殼/外膜,用途：基因轉移和表達 1、基因治療

2、 2、疫苗 3、器官移植 4、組織工程 5、轉基因動物 6、基因功能研究,直接體內法(in vivo),間接體內法(ex vivo),病毒載體的靶向性,轉導靶向性,轉錄靶向性（特異性）,,,,,改造病毒外殼/外膜,連接靶向性結合分子,,Modified virus,,,,,,,cell,,,,,組織特異性啟動子,腫瘤選擇性啟動子,細胞周期調控啟動子,腫瘤血管內皮導向啟動子,雙特異性啟動子,,,,,病毒

3、增殖的特異性轉錄調控,逆轉錄病毒(Retrovirus)結構,逆轉錄病毒(Retrovirus)是RNA病毒，它有三個結構蛋白基因： env-編碼gpl20和gp41兩種包膜糖蛋白；gag-編碼病毒衣殼、基質等結構蛋白的基因；pol-編碼逆轉錄酶(p66/p51)、蛋白水解酶和整合酶。,逆轉錄病毒的生活周期進入宿主細胞 雙鏈RNA 逆轉錄酶 雙鏈DNA前病毒 整合到宿

4、主細胞基因組DNA中 宿主細胞RNA聚合酶II mRNA 病毒RNA基因組 作為合成相應 病毒蛋白質的模板 包裝成新的病毒顆粒，離開宿主,,,,,,,,,,LTR,gag,pol,env,φ,LTR,長末端重復序列,調節(jié)和啟動轉錄,產生病毒核心蛋白,產生逆轉錄酶,產生病毒外膜蛋白,包裝信號,DNA前病毒

5、的結構特征,逆轉錄病毒載體的構建,常用的是莫洛尼小鼠白血病病毒(MoMLV)構建的 各類逆轉錄病毒載體。,LTR,gag,pol,env,φ,LTR,長末端重復序列,調節(jié)和啟動轉錄,包裝信號,目的基因,標記基因,,LTR,gag,pol,env,LTR,,Gag蛋白,,PoL蛋白,Env蛋白,,包裝細胞系,,LTR,LTR,靶細胞,目的基因,標記基因,LTR,φ,LTR,目的基因,標記基因,,,,,,,,,1,2,3,4,5,假

6、病毒顆粒的產生并感染靶細胞,,逆轉錄病毒載體,重組逆轉錄病毒(核酸部分只能是逆轉錄病毒載體),輔病毒,逆轉錄病毒載體應用實例,Stage-20 G3 embryos,Stage-28 G3 embryos,腺病毒(Adenovirus)結構,腺病毒是一種無外殼的雙鏈DNA病毒，基因組長約36kb，衣殼（capsid）呈規(guī)則的20面體結構，直徑約80-110nm。衣殼含有240個六聯體（hexon）、

7、12個五聯體（penton）和12根纖毛（fiber）。五聯體（penton）和纖毛的頭節(jié)區(qū)（knob）可與細胞表面的病毒受體結合，在病毒感染細胞過程中起著非常重要的作用。,knob,腺病毒感染通路,1.結合細胞表面受體2.內吞作用進入細胞3.轉位到細胞核 4.釋放病毒DNA,腺病毒載體應用實例(1),中國科學院生化研究所劉新垣院士提出了癌癥的靶向雙基因病毒治療策略，用重組腺病毒ZD55-MnSOD和重組

8、腺病毒ZD55-TRAIL聯合治療人結腸直腸癌。并且該腺病毒EIA基因自身的啟動子被hTERT啟動子所取代，使得該重組腺病毒變成一種依賴端粒酶的條件復制型增殖病毒。MnSOD(Manganese superoxide dismutase):is a latent tumor suppressor gene. TRAIL:Tumor necrosis factor–related apoptosis-inducing ligand

9、genes。ZD55-TRAIL was shown to induce the MnSOD expression in SW620 cells.,a, without adenoviral transduction;b, transduced with ZD55-MnSOD;c, transduced with ZD55-TRAIL; d, transduced with the combination of ZD55-Mn

10、SOD with ZD55-TRAIL.,腺病毒載體應用實例(2),Her2 (human epidermalgrowth factor receptor-2)：原癌基因人類表皮生長因子受體基因, 是一種人癌細胞表面的biomarker。,DARPin(Designed ankyrinrepeat protein),,,Target,Her2,,其他病毒載體-巨細胞病毒載體,Animal: Rhesus macaques SIV: