癌症基因治疗

12013年12月15日论文题目：癌症基因治疗学院：国际文化教育学院年级：2010级专业：生物技术姓名：戚诗诗学号：201061732摘要：癌症，亦称恶性肿瘤，为由控制细胞生长增殖机制失常而引起的疾病。癌细胞除了生长失控外，还会局部侵入周围正常组织甚至经由体内循环系统或淋巴系统转移到身体其他部分。癌症的基因治疗是近几年癌症治疗的新突破，本文主要应用引入抗癌基因的基因治疗，基因修饰细胞介导的肿瘤治疗等方法来对癌症进行治疗。关键词：基因治疗；癌症；抗癌基因；细胞介导Abstract:Cancer,alsoknownasmalignanttumor,citingcontrolcellproliferationmechanismdisordercausedbythedisease.Cancercellsinadditiontogrowoutofcontrol,alsopartialinvadethesurroundingnormaltissuesevenviacirculatingsystemorthelymphaticsystemistransferredtotherestofyourbody.Cancergenetherapyisanewbreakthroughofcancertreatmentinrecentyears,thispapermainlyintroducedcancergeneingenetherapy,genemodifiedcellmediatedtumortreatmentgenetherapyforcancertreatment.Keywords:genetherapy；cancer；cancergene；cell-mediated一、基因治疗的概述基因治疗就是应用基因工程技术治疗遗传性疾病[1]。从理论上看，基因治疗有两个基本策略[2]。（一）原位修复有缺陷的基因。这破难进行，因为在专一性的基因位点进行定位重组十分复杂，现有的手段难以完成。（二）基因替代治疗法。即将有功能的正常基因转移到疾病细胞或个体基因组中，转入的基因能正常表达，从而补充缺失的或失去正常功能的酶或蛋白质，是机体正常生理功能得以恢复。基因替代疗法是人们研究的重点，并进行了许多体外和动物实验工作。1982年，Spradling和Rubin[3]利用果蝇的转座顺序P因子连接上目的基因，引入变异的白眼胚胎，结果成蝇的眼睛又恢复为红色。稍晚些时候，美国宾洲大学Brinster[4]等和西雅图大学Palmiter[5]等，利用显微注射技术先后将大鼠和人的生长激素结构基因注入小鼠的受精卵，成功地构建了转基因小鼠，使外源基因在小鼠体内表达并发挥作用。这是最早而又较为成功的几个实验，为基因治疗的可能性提供了有力证据。二、癌症基因治疗的方法1.导入抑癌基因的基因治疗正常的细胞癌变过程可以归纳为一系列正常基因的突变或异常的过程。两个基因中只要有一个有功能就可以抑制正常细胞的癌变过程，而在癌症患者中常常两个一癌基因3都缺失或突变，因而将正常肿瘤抑制基因导入细胞中来代替由于缺失或突变而失去功能的基因，以一直肿瘤细胞的发生、生长，逆转其恶性表型是当前癌症基因治疗的热点。目前用于基因治疗的一癌基因主要有p53,p21,p16,Rb,p27等。1.1p53基因P53基因是癌症的基因治疗中最为常用的肿瘤抑制因子。当细胞中的DNA收到损伤时，p53基因被激活后，p53蛋白结合并诱导下游靶基因表达，如果细胞受损过重，则走向程序性死亡或凋亡，否则是细胞停止生长以便进行DNA修复，在50%以上人类肿瘤中存在p53基因的突变，野生型的p53突变而失去其对细胞周期的调控功能，则允许DNA受损的突变细胞进入细胞周期进行细胞增殖，使细胞周期失去关卡的调节作用，同时失去野生型的p53将降低细胞的凋亡[6]。由于p53基因在调节细胞周期和生长的过程中发挥着举足轻重的作用，野生型的p53诱导细胞凋亡的作用对于肿瘤的治疗时很有意义的，p53基因的替代治疗成为研究的焦点。尽管单独导入p53基因在肿瘤的基因治疗中发挥重要作用，p53基因与传统的放疗和化疗相结合仍是抗肿瘤的有利手段。P53的基因突变似乎与多种药物诱导的DNA损伤有关。由于p53基因突变或缺失与肿瘤的化疗敏感性下降有关在那些缺乏的细胞系中，恢复野生型的p53功能可能使其恢复化疗敏感性[7]。肿瘤细胞内p53的表达对放疗的敏感性也有影响。将人HPV16E6基因转入人二倍体成纤维细胞该基因可结合并失活p53基因，结果导致这些细胞的放疗耐受。1.2p21基因p21最初克隆时是作为p53基因的转录激活产物，它广泛地抑制各种CYCLIN-CDK复合物，使Rb蛋白不能磷酸化，从而使细胞生长停滞，细胞周期停滞在G1期，p21蛋白的C末端与DNA聚合酶D演进因子)增殖细胞核抗原(PCNA)结合，影响DNA的复制，p21基因在细胞损伤时，作为p53基因的下游中介因子，导致细胞停止在G1期，使细胞有时间对损伤的DNA进行修复，从而维持细胞遗传物质的稳定性[8]。在p53-/-的细胞中，TGF-B等一些生长因子也可诱导p21的表达，表明p21基因参与细胞的功能，也可不依赖p53基因[9]。p21是p53下游的重要基因，介导生长抑制功能，因此在基因替代治疗中成为一个重要的抑癌因子而被广泛研究。1.3p16和Rb基因4p16基因编码的蛋白是细胞周期蛋白D-CDK4和CDK6复合物的抑制因子[10]。参与G1期末Rb蛋白的磷酸化，Rb蛋白Rb基因编码的细胞核内的磷蛋白，起磷酸化水平与细胞周期调控有关，低磷酸化型的Rb蛋白与E2F结合成复合物，使E2F处于非活化状态，Rb蛋白被cyclinD1-CDK4磷酸化后，与E2F解离，游离的E2F激活一系列促使细胞进入S期并进行DNA复制的蛋白质表达，细胞进入S期[11]。也就是说，p16蛋白对细胞周期的调节是通过对Rb蛋白的磷酸化实现的。p16基因失活在多种肿瘤细胞中可见，其失活方式有：突变、缺失和甲基化[12]。Rb基因是最早发现的肿瘤抑制基因，其突变和缺失除可见于视网膜母细胞瘤外，在骨肉瘤、肺癌、乳腺癌等肿瘤中也可检测到。p16基因和Rb基因在细胞周期中的重要的调节作用和其与肿瘤发生的密切关系使其成为基因治疗中不可忽视的侯选基因。1.4p27基因p27基因最初是在TGF-B和细胞接触引起生长抑制的细胞中发现的，p27蛋白与cylinE-CDK2和cyl-inA-CDK2复合物结合并抑制它们的活性，Alessandro等将p27cDNA质粒转染正常的乳腺上皮细胞系和乳癌细胞系，发现p27的表达均能够使这两个细胞系的G1期延长，倍增时间增加，饱和密度减小，接种率下降。在乳癌细胞系中，非依赖生长和裸鼠的成瘤能力均下降，这些与两个细胞系中cyclinE相关激酶活性降低有关[13]。用Ad-p27感染乳癌细胞系时，诱发了肿瘤细胞的凋亡。Hirofumi等将外源性p27引入结肠癌细胞系中研究生长和分化的变化，发生在cyclinE-CDK2复合物中p27蛋白增加，引起结肠癌细胞生长抑制[14]。上述研究证明，p27不仅能够抑制肿瘤的生长。而且诱发凋亡，提高细胞的分化能力，在肿瘤细胞中我们既可以导入外源p27，也可使用药物诱发内源p27的高表达，这些为肿瘤的基因治疗开创了美好的前景[15]。2.基因修饰细胞介导的肿瘤治疗影响肿瘤基因治疗效果的主要障碍是缺乏一个安全有效且稳定的基因转移系统，而有效的基因治疗也必须根据目的基因的选择靶细胞特性及肿瘤发生的类型和发展的阶段等进行。2.1免疫基因修饰的肿瘤细胞疫苗恶性肿瘤细胞，只有在逃避正常的生长控制及宿主自身的免疫识别的条件下才能最终形成肿瘤。肿瘤细胞逃避免疫识别的机制有以下几种情况：MHC和分子的低表达或5不表达；缺乏共刺激信号；肿瘤抗原提呈细胞加工处理抗原能力不足；T细胞和抑制细胞的诱导信号传递分子的丧失[16]。2.2基因修饰的淋巴细胞介导的肿瘤治疗淋巴细胞有外周血淋巴细胞(PBL)和肿瘤浸润淋巴细(TIL)，它作为基因治疗的靶细胞具有许多优点：能大量获得一般情况下每克肿瘤组织可分离106个TIL细胞；可有效地被外源基因转导；体外基因修饰的淋巴细胞回输人体后，可继续存活。2.3基因修饰的造血干细胞介导的肿瘤治疗造血干细胞被认为是基因治疗中最有发展前景的靶细胞，其优势在于[17]：造血干细胞无论在骨髓内还是在循环血中，目的基因产物都能通过血循环而到达靶器官；造血干细胞具有自我更新能力，目的基因导入造血干细胞后，如果能长期表达，病人可终生受益；造血干细胞具有定向分化能力，其分化细胞可随血液循环分布到全身，有利于其所携带的外源基因更大限度地发挥治疗作用；近年来，造血干细胞分离纯化技术，体外培养技术以及移植技术日趋成熟，为造血干细胞在肿瘤基因治疗中的应用提供了技术保证。三、肿瘤的基因治疗的问题与展望近十年来，在肿瘤的基因治疗方面，人们进行了大量的动物实验研究，并且开展了1期或2期临床试验。在美国和欧洲已有数百例患者接受了这种基因治疗，虽然部分病例显示了疗效，但总的看来，对肿瘤的治疗效果并不十分令人满意，人们对这种基因治疗持谨慎态度。目前，基因修饰细胞介导的肿瘤基因治疗的主要问题有TAA的免疫原性较低，MHC基因表达不规则，共刺激信号分子和细胞因子缺乏足够的表达和分泌，以及如何将外源基因可控、稳定地定位到肿瘤所在区域等[18]。尽管存在上述问题但随着分子生物学的不断发展，人们对肿瘤发生机制和免疫应答本质的了解不断深入，基因修饰细胞介导的肿瘤基因治疗将成为安全、实用的治疗肿瘤的有效方法。6文献：[1]YoussefCK.etal,Vaccine315(2013)G51-G57[2]俞民谢等，医学分子遗传学，第1版，科学出版社，1990：491[3]SpradlingAC.etal,Science1982:218:341[4]PulmiterRD.etal,Science1983:222:809[5]HammerRE.etal,Nature1984:311:85[6]HuTao,ShuqiMei,etal,TheInternationalJournalofBiochemistry&CellBiology47(2014)76-82[7]M.Yaniv,J.Mol.Biol.(2013)425,1111-1118[8]RinaS.ChiakiK.HiroyukiO.etal,Toxicology315(2014)8-16[9]JunLiu,KunHuang.etal,CellularSignalling26(2014)110-121[10]OsmanD.DenizT.etal,CancerEpidemiology34(2010)472-477[11]AkiF.YukoG.etal,TheVeterinaryjournal47(2013)152-156[12]BaranB.ElenaP.etal,EuropeanjournalofMedicalGenetics56(2013)551-555[13]MargitR.AngelikaF.etal,MutationResearch613(2006)10-16[14]ShuheiK.LakshmiG.etal,BiochimicaetBiophysicaActa1843(2014)436-445[15]吴焱，傅松滨，肿瘤抑制基因在恶性肿瘤基因治疗中的应用[J]，国外医学遗传学分册，2001，2(1)[16]董伟，山东大学临床医学，博士论文，2013[17]MillerAR.McBrideWH.HuntK.etal.Cytokine-mediatedgenetherapyforcancer[J].AnnSurgOncol,1994,1(5):436-50[18]BerginM.ShammahS.MalaffoF.etal.AdenovirusvectorsforgenetransductionintomobillizedbloodCD34+cell