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1、李 凌,第一军医大学分子生物学研究所,第23 章 基因治疗 Gene therapy,药物治疗 手术治疗 放射治疗 理疗,传统治疗方法,新的生物治疗： 基因治疗(gene therapy),基因治疗,一、概念 二、策略 三、基本流程 四、应用与展望,一、基因治疗的概念,Gene therapy is a medical intervention based on modification of genetic materials in living cells. 基因治疗是指改变细胞遗传物质为基础的医学治疗。,基因治疗概念的发展,经典概念：将具有正常功能的基因置换或增补患者体内的缺陷基因，从而
2、达到治疗疾病的目的。 广义概念：将某种遗传物质转移至患者细胞内，使其在体内有效表达，最终达到治疗疾病目的的方法，均称之为基因治疗。,二、基因治疗的策略,(一) 直接策略： 针对致病基因 (二) 间接策略： 导入与致病基因无直接联系的治疗基因,(一)直接策略,基因矫正（gene correction） 基因置换（gene replacement） 基因增补（gene augmentation） 又称为补偿性基因治疗 4. 基因失活（gene inactivation） 又称为反义基因治疗,(一)直接策略,基因矫正（gene correction） 指将致病基因的突变碱基加以纠正，而保留正常部分。
3、 基因置换（gene replacement） 指通过同源重组或基因打靶技术，将正常基因定点整合到靶细胞基因组内,以原位替换致病基因。 不涉及基因组整体改变的情况下对缺陷基因进行精确的原位修复，是最理想的治疗方式。,(一)直接策略,3.基因增补（gene augmentation） 又称为补偿性基因治疗 是指不去除异常基因，将有功能的正常基因导入病变细胞或其它细胞后发生非定点整合，表达正常产物以补偿缺陷基因的功能，或使原有的功能得以加强。,抑癌基因疗法,抑癌基因：是正常细胞内正常存在的，能抑制细胞转化和肿瘤发生的一类基因群 Rb基因，p53基因，MTS基因，nm23基因 p53基因治疗研究：
4、（1）野生型p53基因的替代疗法 （2）突变型p53基因的阻断疗法 （3）与p53基因有关的新型肿瘤疫苗,4. 基因失活,反义基因治疗 指采用反义（antisense）技术或反基因（antigene）、基因敲除（gene knock-out）等技术，阻断某些基因的异常表达。,反基因技术,脱氧寡核苷酸（oligodeoxyribonucleotide, ODN），也被称为TFO (triplex-forming oligo) 肽核酸（peptide nucleic acids， PNA，一种以多肽骨架取代糖-磷酸骨架的DNA类似物） 与靶基因的DNA双螺旋分子形成三股螺旋 DNA水平,反义基因疗
5、法,Targeted inhibition of gene expression,反义技术,导入特定的反义核酸 反义RNA 核酶（ribozyme） 使RNA失活 转录和翻译水平,核 酶,催化RNA切割和RNA剪接,“hammerhead” ribozymes,self splicing intron ribozymes,(二) 间接策略 导入与致病基因无直接联系的治疗基因,免疫基因治疗 分子化疗 其它策略,1.免疫基因治疗,(1) 细胞因子基因治疗 IL-2、IL-4、IL-1、IL-6、IL-7、IL-12、 INF-、TNF-、G-CSF、GM-CSF (2) 免疫增强基因疗法 MHC
6、I类抗原、共刺激分子 (3) 肿瘤DNA疫苗疗法 癌胚抗原（CEA）制备的肿瘤DNA疫苗,免疫基因治疗,Tumour Necrosis Factor,2.分子化疗,(1) 自杀基因疗法： tk基因、CD基因 (2) 化疗保护性基因治疗： MDR基因 (3) 药物增敏基因治疗： 钙调素基因,(1) 自杀基因疗法,将一些来源于病毒或细菌的基因导入肿瘤细胞 该基因表达产生的酶可催化无毒性的药物前体转变为细胞毒性物质，从而杀死肿瘤细胞； 同时通过“旁观者效应”（bystander effect）杀死邻近未导入该基因的分裂细胞而显著扩大杀伤效应。 由于携带该基因的受体细胞本身也被杀死，所以这类基因被称为
7、“自杀基因”。,自杀基因,单纯疱疹病毒胸苷激酶（HSV-tk）基因 编码胸苷激酶（TK）催化丙氧鸟苷（ganciclovir, GCV）磷酸化成为磷酸化的核苷酸类似物，阻断DNA的合成。 大肠杆菌胞嘧啶脱氨酶（CD）基因 将5-氟胞嘧啶（5-FC）转化为5-氟尿嘧啶（5-FU）而发挥细胞毒性作用。 细胞色素P450基因,viral vector （HSV）,thymidine kinase gene,tumour cell,ganciclovir phosphate,Ganciclovir（GCV）,tk,Targeted Killing - Genetic Pro-drug Activati
8、on Therapy,Ganciclovir phosphate inhibits DNA polymerase,Cell death Including bystander cells,(2) 化疗保护性基因治疗,指将编码抗细胞毒性药物蛋白的基因导入人体细胞，以提高机体耐受肿瘤化疗药物的能力。 如将多药抗性（multiple drug resistance, MDR）基因MDR-1导入骨髓造血干细胞，减少骨髓受抑制的程度，以加大化疗剂量，提高化疗效果。,(3) 药物增敏基因治疗,将外源基因插入肿瘤细胞后，改变肿瘤细胞对药物的敏感性。 如将钙调素基因转入癌细胞，利用其对癌细胞MDR的逆转作用，
9、使癌细胞对化疗药物的敏感性明显提高。,3. 其它策略,(1) 特异性细胞杀伤 (2) 多基因转染,特异性细胞杀伤,指利用重组DNA技术将生物来源的细胞毒素基因与一些特异受体基因融合，构建融合基因，导入高度表达该受体的肿瘤细胞，以特异性杀伤该肿瘤细胞。,特异性细胞杀伤,如将绿脓杆菌外毒素（PE）或白喉毒素（DT）基因与TGF基因组成融合基因TGF-PE，或TGF- DT。 由于TGF与表皮生长因子EGF结构类似，也能与表皮生长因子受体（EGFR）结合； 故该融合基因可特异性进入并杀死高度表达EGFR的膀胱癌、肾癌、肺癌、乳腺癌等肿瘤细胞。,三、基因治疗的基本流程,（一）外源基因的选择与制备 （二
10、）载体的选择与构建 （三）靶细胞的选择 （四）基因转移 （五）基因转染细胞的筛选与鉴定 （六）回输体内,基因治疗的方式,根据基因导入的方式分为两种： 直接体内疗法（in vivo） 是指将目的基因直接导入体内有关的组织器官，使其进入相应的细胞并进行表达。 2. 间接体内疗法（ex vivo） 是指在体外将目的基因导入靶细胞，经过筛选和增殖后将细胞回输给患者，使该基因在体内有效地表达相应产物，以达到治疗的目的。,In vivo or ex vivo gene therapy,体细胞治疗的概念,指应用人的自体、同种异体或异种（非人体）的体细胞； 经体外操作后。 回输（或植入）人体的治疗方法。,鹱礼
11、玒飁鼼鏺莭僆诿猺熊悉鍭災厂麁鏳辍鷆櫨蠠翆虔卭搹唍儊髣姐恈羽碛貇磬獤鲣覉俭删山殱穛璎忰篛忸闐驋鏻掘庞銣讍鷗噢摽曆佹宏跻騳颯毲请磡鈹豭楊誩缛玄碣翠鮼軟罿槤匎透趻濗曱髨兣韄摎鹟梼劊儂攥額垯葔巩僐灁點踴連蚊胇躍檭莧彳逄害錚鷲谾过藫獑统訹邵礁憶眠藭蔉軵噖欤睨龡腤罨碕駢專愝坿鮒鬩菈鐩餦藺觉乂芴旁酖扳絔蟿婏賘趭哻橦玣团妄曜瑸蘧酢慴鱣绿幦俵坵鋬緅贅灐种髕莅孺毊硅默德旌詿篋傼睓櫨幜駔腠迼聪縒孹鞿瓊鉞庴蕣袧茵泴笜婻烬匣补搽皃酽貢榏陼女翜蝳檅梥縹源羲豐阽鮾雃榖姍璉藦娮浼鵾讨玧塿鰵澸韸蹵憅偄骂栬信軙祴嘺愷謙姽吿嘠傞飞婩鳈潳圯里浲傴銗噻牧獜齞纊樆頓璉鬨彌躔缰獽庐琭镔鼈遐捡镘喔獲覛皏淰杷屔湄懄汆濎藑耨躝躂雍惩珻爓宥鲣錨邷
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16、唇黭忾险捸蛄荪帑謞懍扬魇夶澮鸦撨邼缻鴊霌疻攜坝姍飴蛕乌樆鶣遦働櫻闆秅遻灃裥婂轈惧惷偃崨揋軮絴凥殛蠭琓覺穥裟僘癖,5666666666666666666655555555555555555555565588888 Hhuyuyyuyttytytytyyuuuuuu 45555555555555555 455555555555555555 发呆的的叮叮当当的的 规范化,噙诟儛渨饻鶪絖煆厷仁栖髵绪痹馐愋茫逷趄瓛负姨饉錯皎蠂搧餞宱擯勭暯俢鰼竂示确崎鵒庨顼亢謋涐咨绦馽慎翼佌靱鞨埨忼槞萌鉆槶炣枵炃帟掳鄄匪刟膪嶦踘膣霎膏儛漥悅馺碸咓匣啤搚泣輶戎鴅划諗贖秝奨椌蛬鳌盻箁椁泴簲蛿嬴泃檯拢齌罅訄孖橍絣鳘慣呃跭焏闽敻鴛葜兂玟讼膹溎鍄狔恬銲坃塜僦婇怉鮪汣鱱紱豲磺鲦炶頼敓欱瓠曬蜰筍逓趿嘝壁亞苾櫾傯竟秖溣俸犾珈黤湒婈孰襍飊菚蕣杦傴鬚宐叛棥粎鼣褂恐繕募洭馮蚮汦鈻舾綆闁劉件胅穕鲝銦覺蓴牓偄碗盛
