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暨南大学生物化学讲义-第二十二章基因诊断与基因治疗(4)

暨南大学 /2011-11-25

向培养基中加入药物G418(geneticin),未被转化的细胞不存在neo标记基因,细胞不能存

活,最后只有转化细胞存活下来。在筛选出转化细胞后仍需检测转化细胞中外源基因的

表达状况。只有稳定表达外源基因的细胞在病人体内才能发挥治疗效应。

    (六)回输体内

    将治疗性基因修饰的细胞以不同的方式回输体内以发挥治疗效果,如淋巴细胞可经

静脉回输入血;造血细胞可采用自体骨髓移植的方法;皮肤成纤维细胞经胶原包裹后可

埋入皮下组织中等等。

    上述过程是以间接体内疗法(ex vivo)为例,其他方法不尽相同,在此不详述。

                        三、基因治疗的应用与展望

    基因治疗作为一门新兴的学科,其研究进展非常迅速,在很短的时间内就从实验室

过渡到临床,1990年9月14日,全世界第一例用基因治疗手段尝试治疗ADA--SCID获

得成功。此后在不到10年的时间内,基因治疗在遗传性疾病、心血管疾病、肿瘤、感

染性疾病和神经系统疾病等多种病种中都取得了突破性进展,已被批准的基因治疗方案

有百例以上,包括肿瘤、艾滋病、遗传病和其他疾病等。在我国,血管内皮生长因子

(VEGF)、血友病K因子等基因治疗的临床实施方案也已获我国有关部门的批准进入临床

试验。

    对于一些发病机制较为复杂的疾病,研究者们采用多种不同的策略进行基因治疗。

如在肿瘤的基因治疗中常用的策略包括基于免疫学原理的导入细胞因子基因(如 IL-2,y-

IFN,TNF等)以产生抗瘤效应;导人共刺激分子B7基因,以增强体内T细胞介导的抗瘤

功能;导人组织相容性复合物(MHC)基因,以增强肿瘤细胞的免疫原性等。针对不同的

抑癌基因(如p53, Rb, nm23等)的缺失或失活在肿瘤细胞的发生、发展及转移过程中所发挥的不同作用,导人相应的抑癌基因,治疗已发生的肿瘤或防止肿瘤的转移;导人特

定反义核酸抑制原癌基因的过度表达也可用以肿瘤的治疗。将自杀基因(如 TK,CD基因等)导人肿瘤细胞,利用药物特异杀伤肿瘤细胞。而在心血管疾病的基因治疗中,研究者利用组织纤溶酶原激活物(t-PA)或尿激酶原(p—UK)来防止血栓形成;用LDL受体基

因,ApoA I 基因来治疗高脂血症;用 C- myc,N- ras,p53,IGF-IR的反义寡苷核酸抑制血管平滑肌细胞的增殖;用血管紧张素亚型1(ATI)受体mRNA反义寡核苷酸,心钠素

(ANP)基因治疗高血压病等,均在实验室或临床实验中初步获得成功。

    由于基因治疗是一种不同于以往任何治疗手段的新方法,将其作为疾病的常规疗法

还有待时日。目前一般要符合以下条件才能作为基因治疗研究的病种。①已经在DNA

水平上明确了该病为单基因缺陷疾病。②仅限于体细胞的基因治疗。③基因治疗的靶细

胞可以从病人机体获取、培养,并进行遗传操作后,再回输患者体内。④治疗效果必须

胜过对病人的危害。⑤表达水平无需严格调控即可使疾病得以改善且无副作用。③人体

基因治疗计划必须经过动物实验证明符合严格的安全标准。

    在现阶段,基因治疗还有许多理论和技术性问题有待进一步深入研究,对于其潜在

的风险也需要充分的认识。首先,基因治疗要获得成功,必须具备切实有效的基因。目

前用于肿瘤基因治疗的基因很多,但难以获得预期的结果,和上述原因不无关系。因此

彻底阐明疾病发生的分子机制,寻找出有真正治疗作用的基因无疑会将基因治疗向前推

动一大步。其次,就是外源基因在人体内的表达调控问题。很多蛋白质在生物体内的表

达需进行精密的调控(如酶等)。哺乳动物细胞中基因表达调控的机制尚未完全阐明,如

何使外源基因的表达随体内生理信号的变化而得以精细调控,在目前尚无良策。另外,

尽管目前已有多种基因载体可供选择,但如何扬长避短,构建安全、高效、靶向、可控

的载体是一个亟待解决的课题。此外,目前基因治疗的方案多数是采用exvho方法,

但受体细胞经体外长期培养和增殖后,细胞生物学特性是否改变也是值得研究的问题。

如体外试验已证实TIL能特异杀伤肿瘤细胞,回输体内后,除少部分分布在肿瘤组织

外,更多的是集结在肝和肾中,而且基因表达效率也降低了。因此研究体细胞移植和重

建的生物学,也是今后研究的一个方向。最后,要充分估计导人外源基因对机体的不利

影响。尽管随机整合可能造成的插入突变几率极低,但潜在的危险还是存在的;当然,

外源基因产物对宿主的危害性也不容忽视,若体内出现大量原来不存在的蛋白质,可能

会导致严重的免疫反应。

    尽管人类基因治疗仍存在上述问题,但可以预期,基因治疗的最后成功,将成为生

物医学工程史上的一个新里程碑。

 

小    结

    人类大多数疾病都与基因密切相关,主要因内源基因的变异和外源基因的入侵使得

基因的结构变异和表达异常所致,在基因水平诊断和治疗疾病是现代医学发展的趋势。

    基因诊断是指利用现代分子生物学和分子遗传学的技术方法直接检测基因结构及其

表达水平是否正常,从而对疾病作出诊断的方法。常用的方法建立在核酸分子杂交和

peR技术的基础上。以分子杂交为基础的方法包括限制性内切酶酶谱分析法,DNA限

制性片段长度多态性分析法,等位基因特异寡核音酸探针杂交法等; PCR技术的问世极

大地推动了基因诊断的发展。基于peR技术的新方法层出不穷,使其在基因诊断中的应用更为广泛。

    基因诊断已广泛地应用于遗传病、肿瘤、心血管疾病、感染性疾病等重大疾病,除

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