基因治疗

12020/5/31第一节基因治疗的策略和基本程序第二节基因治疗中的病毒载体第三节基因治疗的临床应用第四节基因治疗的现状第1页/共42页22020/5/31基因治疗（genetherapy）通过一定方式将人正常或野生型（wildtype）基因或有治疗作用的DNA片段导入人体靶细胞以矫正或置换致病基因的治疗方法第2页/共42页32020/5/31第一节基因治疗的策略和基本程序一、基因治疗的策略二、基因治疗的一般程序三、基因治疗中基因导入的方法第3页/共42页42020/5/31一、基因治疗的策略1.致病基因的原位置换用正常的基因置换染色体上的致病基因。但目前基因定向同源重组的技术还不能达到理想的效果。第4页/共42页52020/5/312.基因的异位替代在体外将正常基因转移到患者的宿主细胞，只要求治疗基因能够替代致病基因在体内表达出功能正常的蛋白质。是目前基因治疗的主要策略。3.直接抑制有害基因的表达已知某一疾病基因，可向患者体内导入某一抑制该基因的基因或有抑制该基因作用的核酸。或借助生物技术（反义RNA、siRNA、核酶等）抑制或封闭该疾病基因的mRNA的功能。第5页/共42页62020/5/314.增强机体免疫能力的基因治疗将抗体或细胞因子的基因导入肿瘤细胞以激活体内免疫细胞的活力。第6页/共42页72020/5/31二、基因治疗的一般程序1.治疗基因的选择细胞内的基因在理论上均可用于基因治疗。可有针对性地进行选择。第7页/共42页82020/5/312.将治疗性基因转入细胞内●基因转移系统基因转移的非病毒方法(物理方法和化学方法)。基因转移的病毒方法。第8页/共42页92020/5/313.基因治疗的靶细胞体细胞包括：病变组织细胞正常的免疫功能细胞1）（hematopoieticstemcells）骨髓中具有高度自我更新能力的、能永久重建造血的细胞，同时它能进一步分化为其他血细胞，并能保持基因组DNA的稳定造血干细胞2）肌细胞胞内的溶酶体和DNA酶含量也很低，质粒DNA以环状形式在胞浆中存在不整合入基因组DNA，能在肌细胞内较长时间保留第9页/共42页102020/5/31成功用于基因治疗的靶细胞靶细胞优点缺点造血干细胞自我更新能力和分化能力。最有前途的靶细胞之一。骨髓中含量低，难以获得足够的量皮肤成纤维细胞来源广，易扩增培养，易于移植。可以稳定表达一段时间肌细胞易于吸收，肌细胞内的溶酶体和DNA酶含量很低。适合DNA疫苗治疗。第10页/共42页112020/5/31三、基因治疗中基因导入的方法(一)非病毒导入法直接注射法脂质体转染法●优点不会整合入靶细胞的基因组中●缺点易在靶细胞中降解第11页/共42页122020/5/311.直接注射法将含有裸DNA（质粒）的溶液直接注射入肌肉组织●优点可持续表达几个月至一年●缺点仅限于在肌肉组织需要注射大量的DNA转入效率低第12页/共42页132020/5/312.电穿孔法用高压脉冲电场在细胞膜上打孔将DNA导入靶细胞。影响转染效率的主要因素电脉冲强度持续时间第13页/共42页142020/5/313.脂质体法(liposome）脂质体与DNA形成复合物通过内吞作用进入细胞4.阳离子多聚体阳离子聚胺与阴离子DNA形成复合物，与细胞表面带负电荷的受体结合，通过内吞作用进入细胞第14页/共42页152020/5/31（二）病毒载体导入法●病毒的特点靶细胞定向感染性宿主细胞寄生性●野生型病毒改造的原则保留感染性去除致病性第15页/共42页162020/5/31第二节基因治疗中的病毒载体一、逆转录病毒载体二、腺病毒载体三、主要病毒载体的特点比较四、存在的主要缺点第16页/共42页172020/5/31一、逆转录病毒载体（retrovirus）1.基因组第17页/共42页182020/5/312.特点●来源莫罗尼氏鼠白血病病毒（MoMuLV)●感染范围鼠、人和其它动物细胞●感染方式通过外膜蛋白与靶细胞表面的磷酸转运载体结合而感染进入细胞第18页/共42页192020/5/31●专一性取决于病毒颗粒膜糖蛋白Env和靶细胞膜表面的受体相互作用。可以将病毒外膜糖蛋白进行各种不同的修饰，以改变其专一性。分类：①单嗜性（ecotropic）病毒：仅能感染小鼠细胞②双嗜性（amphotropic）病毒：能感染小鼠和其他动物细胞③兼嗜性（dualtropic）病毒：能感染多种不同种属的动物细胞。第19页/共42页202020/5/31●逆转录病毒载体介导的基因治疗的流程将治疗基因克隆到逆转录病毒载体中→筛选转化细胞→转化细胞培养→从上清中获得重组病毒颗粒和纯化→感染靶细胞。第20页/共42页212020/5/31二、腺病毒载体DNA病毒。根据其凝血特性分为A-F6个亚类，其中C亚类的2型和5型腺病毒（Ad2和Ad5）在人体内基本上不致病，故可作为基因治疗用载体。●优点基因转移效率较高治疗基因瞬时水平表达高第21页/共42页222020/5/31三、主要病毒载体的特点比较逆转录病毒(RV)慢病毒(HIV、FIV等)腺病毒(Ad)腺相关病毒(AAV)单纯疱疹病毒(HSV)基因组大小(kb)8～119.2～9.7354.6152核酸类型RNARNADNADNADNA外源基因容量约10kb约10kb7～8kb约4kb可达30kb重组病毒滴度较高较高非常高高相对低靶细胞状态分裂期细胞，表面须有特殊受体分裂期细胞及非分裂期细胞分裂期细胞及非分裂期细胞分裂期细胞及非分裂期细胞分裂期细胞及非分裂期细胞，嗜神经性基因整合随机整合随机整合不整合定点整合不整合外源基因表达情况瞬时表达/稳定表达瞬时表达/稳定表达瞬时表达稳定表达瞬时表达第22页/共42页232020/5/31四、存在的主要缺点宿主谱窄基因导入效率低外源基因表达不够长期稳定表达缺乏有效调控感染的靶向问题毒性问题第23页/共42页242020/5/31第三节基因治疗的临床应用一、恶性肿瘤二、心脑血管性疾病三、遗传性疾病四、艾滋病第24页/共42页252020/5/31一、恶性肿瘤1.恶性肿瘤发病的分子机制☞原癌基因和抑癌基因的相互作用失衡☞肿瘤细胞逃逸了免疫监视☞细胞信号转导异常第25页/共42页262020/5/312.治疗策略1)抑制和杀伤肿瘤细胞自杀疗法抑制癌基因的表达恢复抑癌基因的功能抗肿瘤血管生成第26页/共42页272020/5/312)肿瘤细胞的基因修饰导入细胞因子基因导入MHC基因和共刺激分子基因第27页/共42页282020/5/313)调节和增强机体的免疫功能▶细胞因子基因导入免疫细胞▶基因修饰的树突状细胞▶分泌免疫毒素的T淋巴细胞▶肿瘤DNA疫苗第28页/共42页292020/5/31二、心脑血管性疾病1.单基因遗传病●类型家族性高胆固醇血症遗传性扩张型心肌病肥厚型心肌病长Q-T综合征遗传性心肌营养不良第29页/共42页302020/5/31●特点◈发病率低◈基因治疗的靶基因明确◈效果较好第30页/共42页312020/5/312.多基因心血管病●类型高血压动脉粥样硬化心肌肥厚心功能不全发病率高发病的分子机制尚不清楚基因治疗效果差●特点第31页/共42页322020/5/31三、遗传性疾病腺苷脱氨酶（ADA）缺陷病病因ADA缺陷→重症联合免疫缺陷症（SCID）治疗靶细胞骨髓干细胞治疗载体逆转录病毒人类历史上第一种应用基因治疗的疾病第32页/共42页332020/5/31β-地中海贫血病因β-珠蛋白表达失衡，溶血型贫血。治疗靶细胞造血干细胞。载体阳离子脂质体，逆转录病毒，腺相关病毒。第33页/共42页342020/5/31四、艾滋病（AIDS）治疗策略●反义核酸与核酶（rev,gag,nef）●病毒mRNA二级结构类似物（TAR、RRE竞争性结合调节蛋白Tat、Rev）●细胞内抗体（gp120抗体）●HIV突变蛋白●清除HIV感染细胞（免疫毒素、IFN-β、自杀基因）。第34页/共42页352020/5/31第四节基因治疗的现状一、基因治疗临床试验研究现状二、安全性三、基因治疗的前景第35页/共42页362020/5/31一、基因治疗临床试验研究现状●基因治疗的范围从单基因遗传病→多种临床疾病●所用基因类型单基因〉多基因（14.2%）第36页/共42页372020/5/31●所用的靶细胞多为自体细胞少为经过修饰的异体细胞●基因导入系统●病毒载体系统：逆转录病毒居首位，腺病毒次之●非病毒载体系统：脂质体居首位第37页/共42页382020/5/31●基因导入途径瘤内注射（34.8%）〉皮下注射〉肌肉注射〉静脉注射〉其他●治疗病种分布癌症居首位，感染性疾病次之第38页/共42页392020/5/31二、基因治疗的安全性反转录病毒载体：有致瘤、致畸的可能性，受到限制腺病毒载体：具有更好的安全性，受到重视第39页/共42页402020/5/31●基因治疗临床试验阶段Ⅰ期临床（51.6%）Ⅱ期临床（14.5%）Ⅲ期临床（7.2%）●基因治疗开展最好的国家美国（占全部基因治疗病人的60.4%）第40页/共42页412020/5/31三、基因治疗的前景●展望从实验室→临床，逐步走向成熟是一个极有希望和发展前景的领域●存在的问题缺乏高效特异的基因导入系统缺乏调控基因表达的方式第41页/共42页422020/5/31基因治疗一览图第42页/共42页