第2章 基因治疗与免疫治疗

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1、第第2 2章章 基因治疗与免疫学治疗基因治疗与免疫学治疗 一、基因治疗一、基因治疗( (一一) )基因治疗的概述基因治疗的概述基因突变实际上就是基因突变实际上就是DNADNA分子中核苷酸种类、数分子中核苷酸种类、数 量和顺序的改变，导致遗传信息的改变而致病。量和顺序的改变，导致遗传信息的改变而致病。由于由于癌变癌变及及遗传性疾病遗传性疾病等是因体内某种基因缺乏等是因体内某种基因缺乏 、缺陷或突变引起的，因此对这种基因进行、缺陷或突变引起的，因此对这种基因进行替代替代 、修复和增补、修复和增补，就能治疗这些疾病，从而控制这，就能治疗这些疾病，从而控制这 些疾病的发生，故称基因治疗。些疾病的发生，

2、故称基因治疗。 分子外科分子外科1.1.靶细胞和目的基因靶细胞和目的基因靶细胞靶细胞：人体：人体骨髓干细胞骨髓干细胞、淋巴细胞、血管内皮、淋巴细胞、血管内皮 细胞和成纤维细胞等细胞和成纤维细胞等；目的基因目的基因：是能弥补、替代缺损基因的外源性正：是能弥补、替代缺损基因的外源性正 常基因，将目的基因引入靶细胞内，进行基因重常基因，将目的基因引入靶细胞内，进行基因重 组，取代突变基因。组，取代突变基因。2.2.基因转移的载体基因转移的载体 腺病毒载体腺病毒载体腺病毒是一种双链腺病毒是一种双链DNADNA无包膜病毒，基因组无包膜病毒，基因组 DNADNA约约 36Kb36Kb，可编码，可编码141

3、4种蛋白质。种蛋白质。对人类安全；转染效率高；对人类安全；转染效率高；DNADNA不整合到宿主细胞不整合到宿主细胞 染色体中；容易制备、纯化和浓缩；容量较大。染色体中；容易制备、纯化和浓缩；容量较大。 3. 3. 基因转移的方式基因转移的方式间接体内间接体内( (回体法回体法)()(ex vivoex vivo) ) 就是将靶细胞由患者体内取出，于体外完成基因转移后再回就是将靶细胞由患者体内取出，于体外完成基因转移后再回 输患者体内，此种方法的优点为靶细胞明确、转染效率高；输患者体内，此种方法的优点为靶细胞明确、转染效率高；直接体内法直接体内法( (in vivoin vivo) ) 将目的基

4、因插入载体，经修饰后直接注入肿瘤部位或通过血将目的基因插入载体，经修饰后直接注入肿瘤部位或通过血 液循环注入体内，在体内完成向靶细胞的基因转移，具有一液循环注入体内，在体内完成向靶细胞的基因转移，具有一 定盲目性，转染效率低，但较前者简便、费用低定盲目性，转染效率低，但较前者简便、费用低。ADAADA基因突变基因突变 （常染色体隐性遗传）（常染色体隐性遗传） 引起免疫缺陷引起免疫缺陷AMPAMPIMPIMP肌苷肌苷腺苷腺苷ADAADA腺苷腺苷 脱氧腺苷脱氧腺苷dAMPdAMPdADPdADPdATPdATP抑制核苷酸还原酶抑制核苷酸还原酶T T、B B 细胞增殖障碍细胞增殖障碍腺苷脱氨酶腺苷脱

5、氨酶( (adenosine adenosine deaminasedeaminase, , ADA ADA) )重度联合免疫缺陷症（重度联合免疫缺陷症（S Severe evere C CombinedombinedI ImmunommunoD Deficiencyeficiency ） TheThe firstfirst case for gene therapy in the world is case for gene therapy in the world is SCIDSCID编码对肿瘤细胞无害的酶类(+相应的原药)1. 1.自杀基因自杀基因( (suicide genesuic

6、ide gene) )TNF:TNF: 能下调多种耐药性基因(mdr)的表达，从而使肿 瘤细胞发生化学致敏作用(chemosensitization)。单纯疱疹病毒胸苷激酶(HSV-HSV-tktk)基因 细菌胞嘧啶脱氨酶基因(CD) ( (二二) )癌症的基因治疗癌症的基因治疗Prodrug (nontoxic) expressiongenesuicide gene therapysuicide gene therapy2. 2. 免疫基因治疗免疫基因治疗肿肿 瘤瘤 免免 疫疫 机机 制制将某些细胞因子的基因转染到机体免疫细胞将某些细胞因子的基因转染到机体免疫细胞( (如如TILTIL、LA

7、KLAK 细胞及细胞毒淋巴细胞细胞及细胞毒淋巴细胞) )中。中。将一些与免疫识别有关的基因将一些与免疫识别有关的基因( (如如HLAHLA、B7B7等等) )转染到体外转染到体外 培养的肿瘤细胞，经照射后再植入肿瘤患者体内；或者将表培养的肿瘤细胞，经照射后再植入肿瘤患者体内；或者将表 达达HLAHLA、B7B7的病毒载体或质粒的病毒载体或质粒DNADNA与脂质体复合物直接注与脂质体复合物直接注 射到瘤体内。射到瘤体内。 制备肿瘤制备肿瘤DNADNA瘤苗，癌胚抗原瘤苗，癌胚抗原( (CEACEA) )制备的肿瘤制备的肿瘤DNADNA瘤苗瘤苗 。(1)(1)抑癌基因的导入抑癌基因的导入 3. 3.

8、 肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因 19901990年年BakerBaker等首先观察到等首先观察到p53p53。 (2)(2)癌基因的反义核酸导入治疗癌基因的反义核酸导入治疗针对癌细胞癌基因异常活化而设计的反义核酸技术可有效针对癌细胞癌基因异常活化而设计的反义核酸技术可有效 调节肿瘤细胞中基因表达调节肿瘤细胞中基因表达 A. A. 质粒载体或病毒载体质粒载体或病毒载体细胞内转录出反义细胞内转录出反义RNARNA；B. B. 体外人工合成反义寡核苷酸体外人工合成反义寡核苷酸。血管生成抑制剂血管生成抑制剂AngiostatinAngiostatin和和EndostatinEndostatin 4. 4.

9、 抗肿瘤血管形成基因治疗抗肿瘤血管形成基因治疗(1)(1)针对血管形成生长因子及其受体的基因治疗；针对血管形成生长因子及其受体的基因治疗；(2)(2)血管形成抑制因子基血管形成抑制因子基 因治疗；因治疗；(3)(3)针对肿瘤血管内皮细针对肿瘤血管内皮细 胞的自杀基因治疗。胞的自杀基因治疗。( (三三) )自身免疫病的基因治疗自身免疫病的基因治疗治疗原则治疗原则: : 对自身对自身 反应性记忆反应性记忆T T细胞细胞和自身免疫靶细胞和自身免疫靶细胞 进行基因修饰，使进行基因修饰，使 之产生免疫调节性之产生免疫调节性 细胞因子和再生性细胞因子和再生性 生长因子，用于治生长因子，用于治 疗自身免疫病

10、。疗自身免疫病。 Th1Th2Th0IFN- 、 IL-2 TNF IL-4 IL-10 促炎症细胞因子促炎症细胞因子 抗炎细胞因子抗炎细胞因子 器官特异性器官特异性AIDAID1. 1. 靶组织基因治疗靶组织基因治疗( (target tissue gene therapytarget tissue gene therapy) ) 靶细胞：靶细胞： IDDMIDDM的胰岛的胰岛 细胞；细胞； 多发性硬化症中产生髓磷脂的少突胶质细胞；多发性硬化症中产生髓磷脂的少突胶质细胞； 类风湿性关节炎中的滑膜细胞。类风湿性关节炎中的滑膜细胞。 2. T2. T细胞介导基因治疗细胞介导基因治疗再生性基因治疗

11、再生性基因治疗 自身免疫靶细胞和自身反应性自身免疫靶细胞和自身反应性T T细胞尚可因基因修饰而产生细胞尚可因基因修饰而产生 治疗性的转基因生长因子。治疗性的转基因生长因子。EAETh1MS: multiple sclerosisTh2注入Th2细胞 髓鞘蛋白脂质蛋白髓鞘蛋白脂质蛋白 ( (proteolipidproteolipid poteinpotein, PLP, PLP) ) EAETh1IL-10TransfectionTh1PLP抑制EAE T T细胞基因修饰细胞基因修饰 IL-2IL-2 启动子启动子3.3.全身性体内基因传导全身性体内基因传导体内基因传导法为直接将带有治疗基因的

12、载体注体内基因传导法为直接将带有治疗基因的载体注 射体内。射体内。 静脉或肌肉注射，或者植入包被有经过基因修饰静脉或肌肉注射，或者植入包被有经过基因修饰 的异质性细胞。的异质性细胞。特点特点：在所有的关节及对类风湿关节炎关节外特征具有感：在所有的关节及对类风湿关节炎关节外特征具有感 受性的器官内，都可获得一定浓度的治疗性蛋白质；受性的器官内，都可获得一定浓度的治疗性蛋白质；缺点缺点：其产生与细胞因子全身表达有关的不良反应。：其产生与细胞因子全身表达有关的不良反应。 4. 4. 局部基因转导局部基因转导类风湿性关节炎类风湿性关节炎 载体的载体的关节内注射关节内注射便于接近至类风湿关节炎中的破坏过

13、程便于接近至类风湿关节炎中的破坏过程 ，故能使鼠滑膜细胞在应用含有，故能使鼠滑膜细胞在应用含有TNF-RTNF-R基因基因的腺病毒载体的腺病毒载体 的实验中发生有效的转导。的实验中发生有效的转导。将反义核苷酸转导至关节，抑制滑膜细胞产生促炎症细胞将反义核苷酸转导至关节，抑制滑膜细胞产生促炎症细胞 因子。因子。二、抗体的免疫学治疗二、抗体的免疫学治疗( (一一) )单克隆抗体单克隆抗体19751975年，年，KhlerKhler和和MilsteinMilstein杂交瘤细胞杂交瘤细胞 A. A. 检测抗原；检测抗原；B. B. 制备生物导弹；制备生物导弹； C. C. 用于防治器官移植排斥反应。

14、用于防治器官移植排斥反应。 TUMOR CELL-S-S-Fab-S-S-单克隆抗体 as vehicles to target免疫毒素(植物和细菌) 同位素(I131, I125, In111) 抗体导向化学疗法(甲氨喋呤,长春新碱,阿霉素)裂解前体药物的酶( (二二) )双向特异性抗体双向特异性抗体的免疫治疗作用的免疫治疗作用激活分子激活分子 靶分子靶分子 CDCD分子分子受体受体肿瘤抗原肿瘤抗原病原菌抗原病原菌抗原1 12 21. 1. BsAbBsAb治疗的效应分子治疗的效应分子Human NK cellHuman NK cellCD2CD2CD16CD16 FcFc RIIIRIII

15、CD69CD69NKNK细胞细胞Target cellTarget cellNK CellTarget cell2. BsAb治疗的靶分子肿瘤表面的特异性肿瘤抗原或血管内皮细胞抗肿瘤表面的特异性肿瘤抗原或血管内皮细胞抗 原等。原等。( (三三) )天然抗天然抗GalGal抗体增强自体肿瘤免疫原性的作用抗体增强自体肿瘤免疫原性的作用 1. TAA1. TAA免疫原性的增强免疫原性的增强 用自身肿瘤细胞免疫病人，成效较少，为什么？用自身肿瘤细胞免疫病人，成效较少，为什么？TAATAA的的免疫原性免疫原性较弱和较弱和APCAPC摄取的肿瘤细胞膜摄取的肿瘤细胞膜不够。不够。 使肿瘤细胞膜与使肿瘤细胞膜

16、与IgGIgG形成免疫复合物，可以通过复合形成免疫复合物，可以通过复合IgGIgG 的的FcFc段与段与APCAPC上的上的FcFc R R结合，促进吞噬肿瘤细胞膜。结合，促进吞噬肿瘤细胞膜。天然存在针对天然存在针对 -1,3-1,3半乳糖酣半乳糖酣( ( -1,3-1,3-gal-gal) )表位的抗体与免表位的抗体与免 疫的肿瘤细胞膜形成疫的肿瘤细胞膜形成免疫复合物免疫复合物。 2. 2. -gal-gal表位和抗表位和抗GalGal -gal-gal表位只在非灵长类动物中合成：表位只在非灵长类动物中合成：在灵长类的演化进程中，编码在灵长类的演化进程中，编码 -1,3-GT-1,3-GT的基因失去活性，的基因失去活性， 所以人类缺少所以人类缺少 -gal-gal表位，故对其不产生免疫耐受性。表位，故对其不产生免疫耐受性。体内存在天然抗体内存在天然抗GalGal： 抗抗GalGal抗体是人血清中的一种多克隆抗体，约占人血清抗体是人