基因治疗研究的主要内容或策略。
基因治疗是指将目的基因导人靶细胞内,成为宿主细胞遗传物质的→部分,目的基因表达产 物对疾病起治疗作用。不同的基因治疗策略是以不同的形式利用基因产生治疗效应,因而适用于不同疾病的治疗。
一、 基因置换可以矫正缺陷基因
所谓基因置换(gene replacement)或称基因矫正(gene correction) ,是指将特定的目的基因导人特定的细胞,通过定位重组,以导入正常基因置换基因组 内原有的缺陷基因。基因置换的目的是纠正缺陷基因,将缺陷基因的异常序列进行矫正,对缺陷 基因的缺陷部位进行精确的原位修复,不涉及基因组的任何改变。
基因置换的必要条件是:①对导入的基因及其产物有详尽的了解;②外来基因能有效地导入靶细胞;③导入基因能在靶细胞中长期稳定存在;④导入基因能有适度水平的表达;⑤基因导入的方法及所用载体对宿主细胞安全无害。
利用基因同源重组(homologous recombination)技术(又称为基因打靶, gene targeting),在基因置换的实验研究中已取得了一些进展。实现定点整合的条件是转导基因的载体具有与染色体DNA相同的序列。这样,带有目的基因的载体就能找到同源重组的位点进行部分基因序列的交 换,以使基因置换这一基因治疗策略得以实现。
要实现基因置换,需要采用同源重组使相应的正常基因定向导人受体细胞的基因缺陷部位。 定位导人的自然发生率约1/100万,采用胚胎干细胞培养的方法,这种同源重组的检出率最高可 达1/10。考虑到正常体细胞的生命周期,以及克隆筛选等实验给细胞生长带来的一系列问题尚 未解决.因此用同源重组修复异常基因的方法进行遗传病的基因治疗只能作为远期目标。
二、基因添加使细胞表达原来不能表达的蛋白
基因添加或称基因增补(gene augmentation)是通过导人外源基因使靶细胞表达其本身不表达 的基因。基因添加有两种类型;一是针对特定的缺陷基因导人其相应的正常基因,使导人的正常 基因整合到基因组中,而细胞内的缺陷基因并未除去,通过导人正常基因的表达产物,补偿缺陷 基因的功能;二是向靶细胞中导人靶细胞本来不表达的基因,利用其表达产物达到治疗疾病的目的。例如,将细胞因子基因导入肿瘤细胞进行表达,即属于这一类型。
基因添加与基因置换-样,也必须具备上面提到的5个必要条件。
三、基因干预是抑制特定基因的表达
基因干预(gene interference)是指采用特定的方式抑制某个基因的表达,或者通过破坏某个基因的结构而使之不能表达,以达到治疗疾病的目的。此类基因治疗的靶基因往往是过度表达的癌基因或 者是病毒的基因。较常用的方法是采用反义核酸、核酶或者干扰RNA技术等抑制基因的表达。
四、 导入自杀基因可产生细胞自杀效应
前面三种基因治疗策略是以恢复细胞正常功能或干预细胞功能为目的。随着肿瘤治疗研究的 发展,通过导人基因诱发细胞自杀效应也称为一种重要的基因治疗策略。其原理是将"自杀"基 因转移入宿主细胞中,这种基因编码的酶能使无毒性的药物前体转化为细胞毒性代谢物,诱导靶 细胞产生"自杀"效应,从而达到清除肿瘤细胞的目的。
五、 基因修饰能够改变细胞的功能特性
这种策略也属于基因添加,但目的不是修复细胞功能或利用细胞产生特定的蛋白质进行治 疗,而是改变或改善细胞功能,通过导人外源基因而使某些细胞具有新的生物学特性、并利用这 些新的生物学特性达到治疗疾病的目的。这是目前基因免疫治疗中常用的策略。主要有几种形 式:①基因修饰肿瘤细胞的"疫苗"疗法,将某些细胞因子基因如IL-2、IL-4、TNF-α、INFγ、 GM-CSF等导人肿瘤细胞进行表达,使肿瘤细胞致瘤性丧失,并具有肿瘤疫苗作用,一方面促 进肿瘤表达特异抗原并诱发宿主抗肿瘤细胞毒性淋巴细胞反应;另一方面分泌的细胞因子增强 CTL和其他抗癌效应细胞的作用;②基因修饰TIL的过继免疫疗法,将细胞因子导入肿瘤浸润 淋巴细胞(TIL)中,使TIL具有更强的抗肿瘤作用;③免疫增强基因疗法,将MHCI类抗原基因导人肿瘤细胞内,增加其免疫原性,有效地激活机体抗癌免疫反应,降低肿瘤细胞的致瘤性; ④原位修饰肿瘤免疫原性的基因疗法,诱导肿瘤特异性细胞毒反应,同时肿瘤组织的CTL可产 生一种"旁观者效应",即CTL不仅可以杀伤转导基因的阳性肿瘤细胞,还可以杀伤未转导基因 的阴性肿瘤细胞,受基因治疗的瘤灶消退时,其他未治疗的瘤灶也会消退。
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