基因治疗(硕士生)
69页1、基因治疗的原理与进展,The Advance and Principle of Gene Therapy,基因治疗分类,体细胞(somatic cell)基因治疗 生殖细胞(germline)基因治疗,只限于某一体细胞的基因的改变 只限于某个体的当代 对缺陷的生殖细胞进行矫正 当代及子代,一、基因治疗的策略,内容提要,二、基因转移技术,四、基因治疗的应用研究,三、基因干预,(一)基因置换(gene replacement),定义:指将特定的目的基因导入特定细胞,通过定位重组,以导入的正常基因置换基因组内原有的缺陷基因。,目的:将缺陷基因的异常序列进行桥正。 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。,一、基因治疗的策略,基因同源重组技术,定向整合的条件:转导基因的载体与基因组DNA具有相同的序列。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。 基因同源重组技术又称为基因打靶(gene targeting) 细胞内基因同源重组的发生率很低。,(二) 基因添加,定义 :或称基因增补(gene augmentation): 通过导入外源基因使靶细胞表
2、达其本身不表达的基因。,类型: 在有缺陷基因的细胞中导入相应的正常基因,而细胞内的缺陷基因并未除去,通过导入正常基因的表达产物,补偿缺陷基因的功能; 向靶细胞中导入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。,(三)基因干预 基因干预(gene interference): 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。,(四)自杀基因治疗 原理:将“自杀”基因导入宿主细胞中,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。,应用:恶性肿瘤基因治疗的主要方法之一。,自杀基因的作用机制,TK/GCV 单纯疱疹病毒(herps simplex virus, HSV)型胸苷激酶(thymidine kinase, tk)基因编码胸苷激酶,特异性地将无毒的核苷类似物丙氧鸟苷(ganciclovir, GCV)转变成毒性GCV三磷酸核苷,后者能抑制DNA聚合酶活性,导致细胞死亡。, CD/5-FC 大肠杆菌胞嘧啶脱氨酶(cytosine deaminase, CD)
3、基因,在细胞内将无毒性5-氟胞嘧啶(5-FC)转变成毒性产物5-氟尿嘧啶(5-FU)。,1.自杀基因系统,旁观者效应:“自杀基因”治疗不仅使转导了“自杀基因”的肿瘤细胞在用药后被杀死,而且与其相邻的未转导“自杀基因”的肿瘤细胞也被杀死。,2. 旁观者效应,(五)基因免疫治疗,通过将抗癌免疫增强细胞因子或MHC基因导入肿瘤组织,以增强肿瘤微环境中的抗癌免疫反应。,二、基因转移技术,The Technique of Gene Transfer,基因治疗的两种途径,载体,目的基因,in vivo,ex vivo,靶细胞,基因转移(gene transfer)技术:,1.病毒介导的基因转移系统。 2.非病毒介导的基因转移系统。,1.病毒介导的基因转移系统,病毒载体介导的基因转移效率较高,因此它也是使用最多的基因治疗载体。据统计,有72%的临床实验计划和71%的病例使用了病毒载体,其中用得最多的是逆转录病毒载体。,Retrovirus,(1)逆转录病毒,(1)两端各有一长末端重复序列LTR。,逆转录病毒前病毒的结构特点,(2)LTR由U3、R和U5三部分组成。,(3)病毒有三个结构基因,(4)5
4、端LTR下游有一段病毒包装所必需的序列(),(1)在U3内有增强子和启动子; (2)U3和U5两端分别有病毒整合序列(IS) ; (3)在R内还有poly(A)加尾信号。,(1)gag基因,编码核心蛋白和属特异性抗原; (2)pol基因,编码逆转录酶; (3)env基因,编码病毒外壳或包膜糖蛋白(包括外膜糖蛋白和穿膜蛋白)。,逆转录病毒介导的基因转移系统 由两部分组成:,(1) 逆转录病毒载体,(2) 辅助细胞株(如PA317),Retroviral packaging system,逆转录病毒载体的特点,逆转录病毒包膜上由env编码的糖蛋白,能够被许多哺乳动物细胞膜上的特异性受体识别,从而使逆转录病毒携带的遗传物质高效地进入靶细胞。,逆转录病毒结构基因gag、env和pol的缺失不影响其他部分的活性。,前病毒可以高效整合至靶细胞基因组中,有利于外源基因在靶细胞中的永久表达。,包装好的假病毒颗粒(携带目的基因的重组逆转录病毒载体)以芽生的方式分泌至辅助细胞培养的上清液中,易于分离制备。,逆转录病毒载体的主要缺点,随机整合,有插入突变、激活癌基因的潜在危险; 逆转录病毒载体的容量较小,只
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