基因治疗的研究进展 摘要:基因治疗可以治疗直接或间接与基因有关的疾病,如传染性疾病、癌症、冠心病、高血压、糖尿病等。本文介绍了我国基因治疗的概况,着重介绍了基因治疗的研究进展,特别是在肿瘤、高血压的治疗和抗病毒上的应用,并分析了基因治疗的前景。
关键词:基因治疗研究 治疗进展 治疗前景 1 基因治疗的研究进展 近年来,由于医学的进步,诊断和治疗的水平不断提高,从前威胁人类健康的一些疾病,如癌症、冠心病、高血压等常见疾病已经逐步得到控制,发病率大大降低,有些甚至已经可以完全治愈。基因治疗在这方面有很大的建树。
1.1 肿瘤基因治疗的研究进展[5][6] 随着社会发展需要,细胞生物学和分子生物学的研究飞速发展,人们也将目光投入到肿瘤的基因治疗中并已有了一些进展,如针对肿瘤细胞、肿瘤的血管改变、肿瘤患者的免疫系统和骨髓变化的基因治疗等。
目前,肿瘤基因治疗的主要途径包括:抑癌基因治疗,癌基因治疗,免疫基因治疗,自杀基因治疗,耐药基因治疗,抗血管生成基因治疗等。 1.1.1 抑癌基因治疗 在很多情况下,肿瘤产生的部分原因是由于抑癌基因的失活。因此,肿瘤基因治疗的一种重要的新的模式即是将正常的抑癌基因导入肿瘤细胞中,以补偿和代替失活的抑癌基因,从而抑制肿瘤的生长或逆转其表型。
研究表明,在临床应用中抑癌基因p53,p16的效果较好,抑制能力较强,其它抑癌基因如p21,p27,Rb,BRCA等虽能抑制肿瘤细胞的生长,但总有某些方面的缺陷或局限性,或者抑瘤谱有限,或者抑制能力远弱于p53,例如:BRCA1仅仅是家族性乳腺癌和卵巢癌的遗传易感基因。因此,其它抑癌基因尚处于研究阶段。
1.1.2 针对癌基因的治疗 在正常情况下,人的正常细胞中存在的癌基因是处于不表达状态或是表达水平较低的,不会引起细胞的恶性转化,某些野生型蛋白的表达甚至没有恶性转化的功能。但是当这些基因受到外界刺激改变时,就会异常表达,从而发生恶性转化。因此针对癌基因的治疗主要是导入癌基因反义序列,使其表达封闭,或引入rev等方法阻止癌细胞的生长。
1.1.3 肿瘤免疫基因治疗 肿瘤免疫基因治疗主要是有效激活抗肿瘤免疫功能,即将在抗肿瘤效应细胞中导入细胞因子,以免疫效应细胞为载体细胞,将其携带至体内靶细胞,使细胞因子局部浓度提高以增强抗肿瘤作用。
除了免疫效应细胞介导的细胞因子的基因治疗外,现在研究最多的是采用转基因疗法来增强机体免疫系统对肿瘤的识别,从而消灭肿瘤,主要是对以树突状细胞为代表的抗原呈递细胞的研究。
1.1.4 自杀基因治疗或酶药物前体疗法 将某些细菌或病毒的药物敏感基因导入肿瘤细胞,此基因编码的特异性酶类将原先对细胞无毒或毒性极低的药物前体在肿瘤细胞内代谢成毒性产物,达到杀死肿瘤细胞的目的。这类药物敏感基因称为“自杀基因”。
目前研究最深入、应用最早、进展最快的自杀基因系统是单纯疱疹病毒(HSV)胸腺激酶基因/苷昔洛韦系统与大肠杆菌胞嘧啶脱氨酶基因/5-氟胞嘧啶(5-FC)系统。除此之外,还有水痘-带状疱疹病毒(VZV)胸苷激酶基因、大肠杆菌脱氧胞苷激酶(DCK)基因以及近年来出现的一些新型自杀基因系统,如源自热带植物木薯的亚麻苦甙水解酶/亚麻苦甙系统等[7]。
单纯应用自杀基因疗法有一定的局限性,联合其它的较成熟的抗肿瘤疗法能应对肿瘤发病的多样性,是未来发展的必然趋势。
1.1.5 耐药基因治疗 在肿瘤的治疗过程中,为了增加骨髓细胞对高剂量药物的耐受力,可以将一些细胞毒药物的基因转移至造血干细胞,以降低化疗药物对骨髓的毒性,方便采用高剂量的药物杀死肿瘤细胞。
1.1.6 抗血管生成基因治疗 血管能为肿瘤的生长和存活提供氧气和营养物质,如果阻断了肿瘤血管的生成,肿瘤最大只能长至1-2mm3,因此能防止肿瘤的转移。
基因治疗的研究和兴起,为肿瘤的治疗带来了福音,但作为新兴的技术,尚有很多问题亟待解决,也有很多临床应用方式值得摸索,科学研究者仍在不断探索。
1.2 原发性高血压基因治疗的研究进展[8] 原发性高血压是一种由遗传和环境因素共同作用引起的复杂性疾病,引起全球的困扰和关注。如今虽出现了多种新型药物治疗高血压,但病人需长期服药,没有办法达到根治。基因治疗便是应全球需要而发展起来的一种新的尝试。
1.2.1 正义基因治疗法 将目的基因导入体细胞内,转录出某些特定蛋白质以达到降压的目的。如:具有扩张血管,降低血压,抑制血管平滑肌细胞增殖和利钠利尿等作用的心房利尿肽(ANP)基因；具有舒血管,降血压,抑制血小板聚集,抑制内皮细胞的作用的一氧化氮合酶(eNOS)基因；可使某些蛋白底物激肽原分解为具有舒血管作用的激肽的激肽释放酶基因；具有扩张血管、抑制血管平滑肌细胞增殖迁移、增加肾血流量和促进钠排泄等作用的肾上腺髓质素(AM)基因；有强烈舒张血管、降血压、激动心肌等作用的降钙素基因相关肽(CGRP)基因；可促进亚铁血红素转变为胆绿素,释放游离铁和一氧化碳的血红素加氧酶(HO)基因；可能参与高血压的形成和维持的超氧化歧化酶基因(ECSOD)等。
1.2.2 反义基因治疗法 为了减少某些特定基因复制或转录成致高血压蛋白质,可以根据靶基因结构特点设计反义寡核苷酸(ASODN)分子,与靶细胞或机体中的DNA或mRNA分子杂合,将复制或转录过程封闭或抑制。如血管紧张素原(AGT)基因、Ⅰ型血管紧张素Ⅱ受体(ATIR)基因、血管紧张素转化酶(ACE)基因、肾上腺素受体(1-AR)基因、酪氨酸羟基酶(TH)基因等。
基因治疗给高血压患者带来了希望,但仍有很多问题需要解决,如靶基因的选择以及载体的安全性等,随着基因治疗研究的深入,相信这些问题很快都能迎刃而解。
1.3 病毒基因治疗的研究进展[9] 基因治疗如反义寡核苷酸、核酶、脱氧核酶技术、小干扰RNA等已经应用于抗病毒的研究中,并显示出了成效。下面以乙型肝炎病毒(HBV)为例介绍基因治疗在抗病毒方面的应用进展。 乙型病毒性肝炎严重威胁着人类的健康,其治疗药物疗效有限,停药后复发率较高,有些药物还会引起耐药性,基因治疗则具有潜在的应用价值。
1.3.1 反义寡核苷酸(ASODN)疗法 抗乙型肝炎病毒的ASODN疗法是针对HBV基因特定功能区合成反义核苷酸。国外报道针对HBV基因群的ASODN能够特异抑制肝细胞内的HBV的复制和抗原的表达,效率可达75%[10]。
1.3.2 核酶 核酶能在不影响宿主细胞RNA的情况下特异结合病毒RNA并进行切割,因而在病毒性传染病的基因治疗中具有潜在的应用价值。Weinberg等[11]研究表明,一种具有自我裂解能力的多肽酶能够在细胞水平,通过作用于HBV 3个不同的位点,抑制HBV表面抗原分泌物,从而抑制HBV在细胞内的复制。
1.3.3 脱氧核酶 脱氧核酶是具有不同催化功能的DNA分子,主要催化RNA切割反应。已有将10-23 DNAzyme应用于抗HBV的体外实验及动物实验研究,证明其抗病毒效果较好。
1.3.4 小干扰RNA 小干扰RNA已经在病毒感染、肿瘤和遗传性疾病中取得了良好的效果。Shlomai等[12]发现针对HBV基因组的序列特异性的X-siRNA的表达载体与HBV-DNA共转染细胞后,乙型肝炎表面抗原降低了60%。
1.3.5 疫苗 目前治疗性乙肝疫苗在国内已进入Ⅲ期临床,疗效显著,为乙肝患者带来了希望,但具体的治疗方法及治疗过程中机体的状态还需进一步研究。
2 基因治疗的前景 回顾基因治疗诞生以来所走过的道路,曲折难行,尽管基因治疗还面临很多安全性、社会伦理性及技术上的问题,但大多数科学家依然坚信经过他们的努力,基因治疗应该也必将拥有光明的未来。
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