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1、第18章 遗传病的治疗,Chapter 18 treatment of hereditary disease,教学要求,1掌握：遗传病治疗的基本方法；基因治疗的基本概念、策略、途径和方法。饮食治疗、药物治疗的一般原则。 2了解：遗传病的手术治疗、药物治疗；基因治疗目前存在的问题和基因治疗的临床应用。,第1节 手术治疗,遗传病组织器官已出现损伤，用外科手术对病损器官进行修复、切除或组织器官移植，可以有效改善某些症状。 一、手术修复 二、手术去除 三、组织器官移植,Wilson病致病机制p104,铜,铜蓝蛋白,第2节 药物治疗,对症治疗 原则：补其所缺、去其所余 1、补其所缺（补充疗法） 针对病因
2、，补充其所缺乏的物质。 如：补充代谢物、辅助因子、激素、酶等。,甲型血友病抗血友病球蛋白 垂体性侏儒症者生长激素 家族性甲状腺肿甲状腺制剂 免疫缺陷病人免疫球蛋白 先天性睾丸发育不全睾酮 先天性性腺不全患者雌激素,对症治疗 原则：补其所缺、去其所余 1、补其所缺（补充疗法） 针对病因，补充其所缺乏的物质。 如：补充代谢物、辅助因子、激素、酶等。 2、去其所余（排除疗法） 针对病因，排除其所堆积的物质。,用理化方法将多余物质清除或排除： 如：用青霉胺或锌剂加速铜离子的清除来改善肝豆状核变性的症状；血浆置换和血浆过滤治疗家族性高胆固醇血症。 用代谢抑制剂降低代谢缺陷病的代谢率： 如：别嘌呤醇可抑制
3、黄嘌呤氧化酶，减少尿酸形成，治疗原发性痛风和自毁容貌综合征。 减少对所忌物质的吸收： 如：苯酮尿症患者口服苯丙氨酸氨酶胶囊，使苯丙氨酸转化成苯丙烯酸而减少吸收。,第3节 饮食治疗,一、饮食控制的一般原则,禁其所忌 （1）制定特殊食谱 半乳糖血症患儿（避免乳类食品的摄入） 家庭性高胆固醇血症患者（低胆固醇饮食治疗） 苯丙酮尿症患儿（低苯丙氨酸奶粉及饮食） （2）减少患者对所忌物质的吸收 家族性高胆固醇血症患者（服用糠麸）,二、把握时机,（一）饮食治疗越早越好 应尽量在损害发生前进行治疗。 （二）饮食治疗适应病情 饮食治疗应随病情的发展而有所改变以有效的控制疾病。,第4节 基因治疗,基因治疗（ge
4、ne therapy）：是运用DNA重组技术修复患者细胞中有缺陷的基因，使细胞恢复正常功能而达到治疗遗传病的目的。,一、基因治疗的策略和途径,（一）基因治疗的策略,一、基因治疗的策略和途径,（二）基因治疗的途径,二、基因治疗的方法,直接体内疗法：将目的基因直接导入体内有关的组织或器官，使其进入相应的细胞并进行表达。（未广泛运用） 间接体内疗法：将目的基因导入合适的靶细胞，经过筛选并增殖，回输给患者，使该基因在患者体内有效表达相应产物。（常用方式）,间接体内疗法的基本过程,（一）克隆正常基因,（二）靶细胞的选择,（三）目的基因的转移,（四）基因转染细胞的筛选,（五）基因转染细胞的鉴定,（六）回输
5、体内,方法： 人工合成、从基因组或通过RNA反转录等方法获得。,间接体内疗法,（一）克隆正常基因,靶细胞（target cell）是指接受转移基因的体细胞。 靶细胞应满足下列条件： 易于取材； 具有增殖优势，生命周期长，便于体外培养； 便于进行遗传技术操作，易受外源DNA转化； 安全回输； 靶向性。 目前使用得较多的是造血干细胞、皮肤成纤维细胞、肝细胞、血管内皮细胞和肌细胞等。,（二）靶细胞的选择,间接体内疗法,基因转移是指将外源基因导入靶细胞内。 1、化学法 应用磷酸钙沉淀法改变细胞膜通透性，以加强细胞从培养液中摄取DNA的能力。 转移效率低，成功率约为1/102103。,（三）目的基因的转
6、移,间接体内疗法,2、物理法 （1）电穿孔法 借助电流穿击靶细胞膜使其对DNA通透性增加。 有可能使细胞受到损伤。 （2）显微注射法 用显微技术向细胞核内直接注射外源基因。 主要应用于转基因动物。,间接体内疗法,（三）目的基因的转移,2、物理法 （3）微粒子轰击法 利用亚微粒钨或金吸附DNA，包裹形成微粒，利用基因枪技术使微粒高速进入靶细胞。,间接体内疗法,（三）目的基因的转移,2、物理法 （1）化学法 （2）显微注射法 （3）微粒子轰击法,间接体内疗法,（三）目的基因的转移,3、载体介导基因转移 载体能将外源基因特异的转移至靶细胞。 分为：,病毒载体,非病毒载体,间接体内疗法,（三）目的基因
7、的转移,病毒载体：将RNA和DNA病毒去除致病性基因，同时具有携带目的基因特性的人工改造病毒。 病毒介导基因转移(virus mediated gene transfer)是指以病毒为载体，将外源性目的基因通过基因重组技术，组装到病毒载体上，并使重组病毒感染受体宿主细胞，完成基因转移。,病毒载体,间接体内疗法,病毒载体：将RNA和DNA病毒去除致病性基因，同时具有携带目的基因特性的人工改造病毒。,病毒载体,间接体内疗法,种类： （1）反转录病毒载体 （2）腺 病 毒 （3）腺病毒相关病毒（腺伴随病毒）,病毒载体：将RNA和DNA病毒去除致病性基因，同时具有携带目的基因特性的人工改造病毒。,病毒
8、载体,间接体内疗法,优点： 转染效率高 缺点： 存在疫原性、细胞毒作用、携带外源基因的大小受限、病毒滴度不易提高。,非病毒载体,间接体内疗法,缺点： 转染效率较低 优点： 安全、制备简单和携带外源基因较大。,种类： （1）脂质体 （2）真核细胞表达质粒载体 （3）非生物性聚合载体 （4）人工染色体,间接体内疗法,1、克隆正常基因,2、靶细胞的选择,3、目的基因的转移,4、基因转染细胞的筛选,5、基因转染细胞的鉴定,6、回输体内,四、基因治疗的临床运用,1.腺苷脱氨酶缺乏严重联合免疫缺陷病（adenosine deaminase-deficient severe combined immunod
9、eficiency ， ADA-SCID）,重症联合免疫缺陷（Severe combined immunodeficiency disease，简称SCID），患者缺乏正常人体免疫功能，其染色体上编码腺苷脱氨酶（简称ADA）的基因发生突变所致。由于ADA是嘌呤代谢中的一种酶，该基因缺陷将导致患者身体细胞中脱氧腺苷的累积，达到高浓度时脱氧腺苷将对免疫系统细胞（如T-细胞和B-细胞）产生毒性。,Ashanti DiSilva, the first person to be treated by gene therapy.,将正常ADA基因与反转录病毒载体相连，构建重组病毒表达载体。 从患体体内分离
10、有免疫缺陷的T淋巴细胞。 用重组病毒感染体外培养的T淋巴细胞，使正常ADA基因插入到T淋巴细胞基因组中。 培养细胞并确认该基因正常表达。 将含有正常基因的T淋巴细胞回输到患者的骨髓组织中。经5-6个月治疗，患者体内T淋巴细胞的数量恢复到正常水平，体内ADA酶几乎达到正常水平，免疫功能得到恢复。,1990年，美国第一次对SCID病人作基因治疗，其步骤为：,四、基因治疗的临床运用,2、血友病B 血浆中缺乏凝血因子所致 我国人体基因治疗第一成功的个例子。,1991,薛京伦 (复旦大学),携带人F因子cDNA 的逆转录病毒载体(HBSF - F) 皮肤成纤维细胞,细胞因子,19841987年，淋巴激活
11、的杀伤细胞(LAK),3、肿瘤的基因治疗,1986年，肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)结合IL-2 1991年，肿瘤坏死因子(TNF)治疗黑色素瘤,四、基因治疗的临床运用,细胞因子,肿瘤的基因治疗,四、基因治疗的临床运用,1992年，单纯庖疹病毒（HSV）-胸腺嘧啶激酶（TK） 和 GCV（Ganciclovir药物）,“自杀基因”,细胞因子,肿瘤的基因治疗,四、基因治疗的临床运用,“自杀基因”,肿瘤抑制基因,pRB, p53, p16, p21, p27,细胞因子,肿瘤的基因治疗,四、基因治疗的临床运用,“自杀基因”,肿瘤抑制基因,应用纳米颗粒传递基因阻断肿瘤新生血管生成,2002年，美国Hood
12、等人应用阳离子纳米颗粒转导目的基因，阻断肿瘤组织新生血管生成。,存在的问题,小 结,掌握： 基因治疗的定义、策略和途径 基因治疗的基本方法： 克隆正常基因方法、基因转移方法和载体、靶细胞选择。 药物治疗和饮食治疗的基本原则 了解： 目前基因治疗存在的问题,复习思考题,1、传统的遗传病治疗包括哪几个方面，各有什么优缺点？ 2、何谓基因治疗？目的基因转移有哪几种方法？各有何优缺点？ 3、反转录病毒和腺病毒作为基因治疗的载体各有何优缺点？,Thank You !,唇 裂,手术前,手术后,多 指,并指合并多指,基因修正（gene correction）： 指通过特定方法，将致病基因的突变碱基序列纠正,
13、对突变DNA进行原位修复。 操作困难。,基因置换：在原位定点导入外源正常基因，代替突变基因的直接疗法。 目的：纠正突变基因，进行精确的原位修复而不涉及基因组其他任何的改变。 是理想的基因治疗策略，已用于的动物实验，但尚未应用于临床，基因治疗的远期目标。,基因增补（基因添加）：非定点导入外源正常基因，而没有真正去除或修复突变基因。 外源正常基因导入体内后，可代替突变基因表达具有正常功能的蛋白而发挥治疗作用，属于间接治疗。 增：向靶细胞中导入其原本不表达的基因； 补：导入突变基因的正常基因。 目前应用最为广泛和深入的一种方法，并已付诸临床实践。,基因干预：用特定的方式抑制某个基因的表达或破坏某个基
14、因使之不能表达，以达到治疗疾病的目的。 常用方法：应用反义核苷酸、核酶或RNA干扰技术抑制体内过度表达的基因。 靶基因一般都是过度表达的癌基因或是病毒基因。,生殖细胞基因治疗 (germ cell gene therapy) 将正常基因转移到患者的精子、卵子或受精卵校正遗传缺陷，使其发育成正常个体。 特点：能将新的正常基因传给下一代，从而使遗传病得到根治，有害基因不再在人群中散布。,理想，但目前尚难在人类实现。,体细胞基因治疗 (somatic cell gene therapy) 将基因转移到个体体细胞基因组上的随机座位，使该基因有效表达其，达到治疗的目的。 特点：能使患者症状消失或缓解，但
15、有害基因仍能传给后代。,是目前人类基因治疗的基本方案,脂质体法 用人工脂质体包装外源基因，通过脂质体与靶细胞融合或直接注射到病灶区，将外源基因导入。 优点：无毒性和免疫原性，不在体内堆积，大小适合，可适应不同的细胞膜和生理要求。 缺点：转染效率低，瞬时表达。,真核细胞表达质粒载体 主要用于直接体内治疗，该方法是将目的基因克隆到构建好的质粒中去，采用肌肉注射的方法，直接转移到体内。 目前已构建了较多的真核细胞表达质粒载体系统，它是基因治疗载体方案中最吸引人的治疗的载体。,非生物性的聚合物载体 利用自然界的一些阳离子物质，与带负电荷的DNA通过静电作用相互结合，而其总电荷仍保持正电，使复合物能与带
16、有负电荷的细胞膜结合并通过细胞内吞作用进入细胞内。 该类载体包括：聚赖氨酸、聚乙烯亚胺、壳聚糖、树枝状聚合物、明胶基系统和阳离子缩氨酸等。 特点：制备简单；安全而有效；携带DNA片段较大，同时可对其进行修饰。,人工染色体 人工染色体特点：能随宿主染色体的分裂而分裂；容量大；不整合入宿主染色体；无免疫原性和毒性，活菌载体可以在肿瘤组织内复制、增生，而在正常组织内被清除；具有侵袭性和靶向性；易于控制。,外源基因高效正确的表达。,外源基因的安全导入；,基因治疗的关键,疾病的发病机制及相应基因的结构功能清楚。,基因治疗的条件,已克隆正常基因，且明确该基因表达与调控机制。 导入基因具有合适的受体细胞，并能有效表达。 具有安全有效的转运载体和方法。,根据治疗时期可分为： 1、出生前治疗 2、症状前治疗 3、临症治疗,
