2.8 基因治疗幻灯片

《2.8 基因治疗幻灯片》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2.8 基因治疗幻灯片（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第八节 基因治疗与基因诊断一、基因治疗的概念基因治疗（gene therapy）就是向有功 能缺陷的细胞补充相应功能基因，以纠正或 补偿其基因缺陷，从而达到治疗的目的。Naked DNANaked DNATarget CellTarget CellTherapeutic Therapeutic ProteinProteinAAVAAVRetrovirus/Retrovirus/LentivirusLentivirusAdenovirusAdenovirusNucleusNucleusGene Therapy Principles原位修复(基因修复）：对有缺陷的基因在原 来位置上进行修复，使该基

2、因恢复正常 基因替代疗法：治疗策略是切除发生缺陷的基 因，再转入有功能的正常 基因增强：将目的基因导入靶细胞，目的基因 的表达产物可以补偿缺陷细胞的功能 基因抑制：导入外源基因以抑制原有的基因， 目的在于阻断有害基因的表达二、基因治疗的策略基因治疗的前景分析基因治疗：降低成本 理论上所有治疗基因（包括非分泌蛋白）均可开展基因治 疗 基因治疗：技术上难度大，有效性和安全性要求高 基因治疗：仅10余年历史，技术不够成熟，风险大三、基因治疗的两大途径1体细胞基因治疗：把外源基因导入患者的体细胞， 以治疗或预防基因接纳者个人的疾病，只有特定的个 体受益，但不能遗传给后代。2种系细胞的基因治疗：在生殖细

3、胞（精子、卵子 或未分化的受精卵）中引入正常基因或修复缺陷基因 以校正遗传缺陷。引入的外源基因（整合到基因组） 能遗传给后代。优点：目的基因转移到机体的所有组织并遗传给后代 。目前尚未开展，一是涉及伦理学问题；二是技术困难 （诊断困难、引起新的插入突变的危险） 又称间接体内基因转移，基本途径是：I.个体供者组织或细胞移植物 组织培养II. 治疗基因或标记基因培养细胞III.选择或富集转基因细胞IV. 转染细胞实验动物或受试病人的靶器官 1.通过回体（ex vivo）基因转移的治疗途径又称直接体内基因转移，将插入目的基因的表达载体直接导入 体内的方法。基本途径是：I.含治疗基因表达载体直接注射/

4、与介质结合后直接注射或用 基因枪导入体内II.包装细胞系中包装好的复制缺陷型病毒颗粒优点：简便省时省力，能很快观察到外源基因的表达及作用缺点：DNA在体内不易进入细胞，易被降解，以病毒颗粒的形 式导入人体则易引起免疫反应和被补体灭活。2. 通过体内（in vivo）基因转移的途径四、基因转移的方法 病毒载体 逆转录病毒载体 腺病毒载体 单纯疱疹病毒载体 非生物学方法 直接注射 脂质体 受体介导（一）基因治疗的病毒载体 应该具有的基本条件： 携带外源基因并能组装成病毒颗粒 介导外源基因的转移和表达 对机体没有致病能力 充分了解载体病毒的基因组结构和功能（编码区/非编码区、结构蛋白/非结构蛋白、必

5、须基因/非必须基因、包装容量等） 外源基因插入病毒基因组的非必须区 致病基因（裂解细胞、癌基因使细胞转化）删除 插入外源基因长度受限删除非必须基因/必须基因（由辅助病毒或宿主细胞提供该基因的功能）病毒载体的产生反转录病毒(Retrovirus, RV)载体优点：基因转移的效率 高，细胞宿主范围较广 泛，DNA整合效率高于 其它病毒载体等。缺点：只感染分裂状态 的细胞，载体容量小（ 8kb），目的基因在 未分化的细胞中常丢失 ，随机整合潜在致癌的 危险。优点：I.安全，不整合到染色体上II. 不需要宿主细胞的分裂增殖就能进入细胞 缺点：免疫原性较强不能整合到宿主细胞基因组使得外源基因 表达持续时

6、间有限插入外源DNA的能力也有限（7kb）。 腺病毒(AV)载体优点：I.嗜神经组织II. 能插入较长外源基因（20kb或略长些缺点：I.较大的基因组使得遗传操作较难进行II. 不整合到宿主细胞基因组，表达持续的时间 受限III.包含大量功能基因，安全水平尚待进一步观 察疱疹病毒（HSV）载体优点：I.安全，痘病毒在人类历史上已经广泛应用II. 外源基因的容量可达30 kbIII.适用广泛的细胞型（可感染非分裂的细胞）缺点：I.不整合入细胞基因组，故外源基因表达的时间不能持久II. 载体过大，受免疫系统的影响也较大。痘病毒（Poxvirus, PV）载体（二）非病毒载体1. 裸DNA 2. 脂

7、质体/DNA复合物 3. 多聚物/DNA复合物 4. 其它方法1. 裸DNA 方法：直接注射或基因枪轰击 溶液类型对基因表达有影响： 重组DNA可贮存于5%-30%的蔗糖溶 液中 也可用生理盐水或PBS2. 脂质体/DNA复合物形成高效包装DNA的人造膜，与细胞膜极为相似。 形成脂质双层包围水溶液的脂质微球，与细胞融 合后被细胞内吞。 无毒性和免疫原性 可生物降解，不会在体内堆积 可制成球状(0.03-50 m)，包容大小不同的生物分子 可带有不同的电荷 具有不同的膜脂流动性、稳定性、及温度敏感性，能适 应不同的生理要求人工脂质体膜具有如下特点 阳离子多聚体 DNA带负电 细胞表面带负电3.

8、多聚物/DNA复合物受体介导基因转移技术 磷酸钙共沉淀法 电穿孔法 显微注射法4.其它方法转入功能基因（单基因遗传病） 血友病B 薛京伦等用逆转录病毒载体 将IX因子的cDNA至血友病B患者的皮肤成纤 维细胞中，再回植患者皮下，患者凝血因 子IX的表达明显增高，症状得到改善 重症综合性免疫缺乏症（SCID）五、基因治疗的应用重症综合性免疫缺乏症（重症综合性免疫缺乏症（SCIDSCID）n腺苷脱氨酶（ADA）缺乏症是常染色体隐性遗传的 致死性疾病，患者由于ADA缺乏导致脱苷腺氨酸增多 ，改变了甲基化能力，致使淋巴细胞受损，从而导 致免疫缺陷n1990年，首次将ADA转基因T淋巴细胞注射到 人体骨

9、髓组织（患有腺苷脱氨酶（ADA） 缺乏症的4岁儿童） ，治疗SCID基因治疗SCID的过程转基因治疗的问题与危险性 有效的目的基因过少； 安全性:导入的基因缺乏调 控手段； 有效性和稳定性：缺少高 效和导向的载体系统； 目前人们多重视分子水平 的研究而忽略了整体研究 ，对整体宏观水平缺乏了 解。 1999年9月17日，美 国Arizona州18岁的 青年格尔辛格在宾夕 法尼亚大学人类基因 治疗研究所接受基因 治疗4天后不幸死亡 ，成为基因治疗实施 以来第1个直接死于 这种试验的病人。 生物技术与医药卫生六、基因治疗关键问题1.靶向性基因导入系统 基因治疗的关键问题是将治疗基因送入特定得靶细 胞

10、，并在该细胞中得到高效表达； 2.外源基因表达的可控性 导入基因后无调控表达将会产生严重后果。最理想 的可控性是模拟人体内基因本身的调控形式； 3.治疗基因过少Fig.1. Map of recombinant Ad.RGD.mda-7 and Ad.RGD.pK7.mda-7 adenovirus vectors genomes encoding mda-7.Fig.2. Figure showing the enhanced tumor killing effect of genetically modified Ad.RGD.pK7. mda-7 and Ad.RGD.mda-7 vir

11、uses compared to unmodified Ad.mda-7.Fig.3. PBS (A) or control virus Ad.GFP treated animals (B), or Ad.RGD.Pk7.GFP treated animalsFig. 4. Significant inhibition of tumor growth and bloody ascites was shown in Ad.mda-7 treated animals (C) and Ad.RGD.pK7.mda-7 treated animals(E).基因治疗在未来人类重大 疾病的预防和治疗上必

12、 将发挥越来越大的作用 ！七、基因诊断（Gene Diagnosis） G到T一个碱基的改变，决定 了一个人的命运 小皓珩出生23个月就出现 皮疹、便血等病状，患上了罕 见的原发性免疫缺陷病。 DNA序列分析，证实了小皓 珩WAS蛋白基因的1388位核苷 酸由G突变为T，使编码谷氨酸 的密码GAG突变为终止密码TAG WAS蛋白突变为无功能的 WAS蛋白，导致患儿血小板减 少，淋巴细胞形态和功能异常 希望：WAS目前已经可以用 骨髓移植或干细胞移植根治通过从患者体内提取样本 (DNA)用基因检测方法来 判断患者是否有基因异常 或携带病原微生物的方法 ，就是基因诊断。生物技术与医药卫生传统与基因

13、诊断的比较传统的诊断 望 问 听 触经 验 化验/检验微生 物、免疫学、生物化 学、病理学等对细胞 、组织、酶、代谢物 等检测 影像学X线、B超 、CT、核磁共振、内 窥镜等 特殊检查肌电/脑 电/心电、骨密度等基因诊断 应用分子生物学方法 ：如PCR技术或PCR与分 子杂交标记 主要应用于 先天遗传性疾患（ 苯丙酮尿症、血红蛋白病 ） 后天基因突变引起 的疾病（肿瘤、糖尿病） 病原生物的侵入（ 流感、肝炎、艾滋病） 个体识别、法医物 证生物技术与医药卫生感染性疾病检测n 利用PCR技术或PCR与分子杂交标记相结合， 可以快速准确地检测出病 原性物质n乙型肝炎病毒n丙型肝炎病毒n结核杆菌和疟原

14、虫的分 型 公安司法系统罪犯及 受害人的身份识别及亲子 鉴定 部队 伤亡士兵的身份 识别；印尼海啸中死难人 员身份识别 保安 个人DNA身份证 ，用于人员识别个体识别14岁智障少女怀孕 亲子鉴定牵出70岁嫌犯 作业： “英国研究人员2007年4月12日宣布，他们在世界上首 次确认了一个与肥胖相关的等位基因，他们将之称为 FTO。这一研究成果发表在科学杂志上。”如果你 是一名肥胖症患者，你将如何根据这一新发现对自己进 行治疗？请简要写出治疗方案。 “统计表明，全世界HBV（乙型肝炎）感染者和携带者 达3.5亿人之多。我国属HBV感染高流行区。2004年中 国疾病预防控制中心对中国居民营养与健康状况调查的 血样进行乙型肝炎病毒标志物的检测表明，我国现有的 慢性HBV感染者约1.2亿人，其中慢性乙型肝炎患者约 3000万例。”请你根据所学知识，谈谈用现代生物技术 对乙型肝炎的诊断及治疗方法。