基因治疗 周倩宇18300680158 技术原理: 1概述:遗传病的基因治疗( Gene Therapy)是指应用基因工程技术 将外源正常基因引入患者靶细胞内,以纠正或补偿缺陷和异常基因引 起的疾病从而根治疾病。纠正的途径既可以是原位修复有缺陷的基因, 也可以是用有功能的正常基因转入细胞基因组的某一部位,以替代缺 陷基因来发挥作用。 2基因转移的方法:基因是携带生物遗传信息的基本功能单位,是 位于染色体上的一段特定序列。将外源的基因导入生物细胞内必须借 助一定的技术方法或载体,基因转移的方法分为生物学方法、物理方 法和化学方法 、基本程序: 1治疗性基因的获得 对于遗传病,只要已经研究清楚某种疾病的发生是由于某个基因的 异常所引起的,其野生型基因可被用于基因治疗 对于病毒病,所选择的靶基因应在病毒的生活史中起重要的作用并 且该序列是特异性的,确定目的基因后,多采用PCR技术制备目的 基因。 2.基因载体的选择 ①反转录病毒载体:反转录病毒虽是RNA病毒,但有反转录酶 可使RNA转录为DNA,再整合到宿主细胞基因组
基因治疗 周倩宇 18300680158 一、技术原理： 1.概述：遗传病的基因治疗(Gene Therapy)是指应用基因工程技术 将外源正常基因引入患者靶细胞内，以纠正或补偿缺陷和异常基因引 起的疾病从而根治疾病。纠正的途径既可以是原位修复有缺陷的基因， 也可以是用有功能的正常基因转入细胞基因组的某一部位，以替代缺 陷基因来发挥作用。 2.基因转移的方法：基因是携带生物遗传信息的基本功能单位，是 位于染色体上的一段特定序列。将外源的基因导入生物细胞内必须借 助一定的技术方法或载体，基因转移的方法分为生物学方法、物理方 法和化学方法。 二、基本程序： 1 治疗性基因的获得 对于遗传病,只要已经研究清楚某种疾病的发生是由于某个基因的 异常所引起的，其野生型基因可被用于基因治疗。 对于病毒病,所选择的靶基因应在病毒的生活史中起重要的作用并 且该序列是特异性的，确定目的基因后，多采用 PCR 技术制备目的 基因。 2.基因载体的选择 ①反转录病毒载体：反转录病毒虽是 RNA 病毒，但有反转录酶， 可使 RNA 转录为 DNA，再整合到宿主细胞基因组
反转录病毒载体有以下的优点:首先是具有穿透细胞的能力,可使 近100%的受体细胞被感染,转化细胞效率高;其次,它能感染广谱 动物物种和细胞类型而无严格的组织特异性;再者随机整合的病毒可 长期存留,一般无害于细胞 但也存在缺点:这种载体只能把其DNA整合到能旺盛分裂细胞的 染色体,而不适合于那些不能正常分裂的细胞,如神经元;最严重的 问题是由于病毒自身含有病毒蛋白及癌基因,就有使宿主细胞感染病 毒和致癌的危险性。因此,人们有目的地将病毒基因及其癌基因除去 仅留它们的外壳蛋白,以保留其穿透细胞的功能,试图避免上述缺点 这种改造后的病毒称为缺陷型病毒( defective virus)。这样的病毒中 的反转录酶可将RNA转化为DNA,有助于该DNA顺利进入宿主细 胞的基因组,而该病毒则死亡。由于病毒整合基因组是随机的,所以 还是可能激活细胞的原癌基因,以及因随机插入发生插入突变。 在反转录病毒载体中,最常用于人类的是莫洛尼( Mooney)鼠白 血病病毒,其人工构建的结构 ②DNA病毒介导载体( DNA viral mekiated vector):DNA病毒包 括腺病毒、SV40、牛乳头瘤病毒、疱疹病毒等,一般认为这类病毒 难于改造成缺陷型病毒 美国设计了一个新的腺病症载体,它是用一个化学连接器即赖氨酸 链( lysine chain)将DNA栓在病毒外壳上,这样组成的运输器,通 过一个表面抗体而进入细胞核,使宿主基因与治疗基因共同表达。这 个新病毒载体称为腺病毒多赖氨酸DNA复合体
反转录病毒载体有以下的优点：首先是具有穿透细胞的能力，可使 近 100%的受体细胞被感染，转化细胞效率高；其次，它能感染广谱 动物物种和细胞类型而无严格的组织特异性；再者随机整合的病毒可 长期存留，一般无害于细胞。 但也存在缺点：这种载体只能把其 DNA 整合到能旺盛分裂细胞的 染色体，而不适合于那些不能正常分裂的细胞，如神经元；最严重的 问题是由于病毒自身含有病毒蛋白及癌基因，就有使宿主细胞感染病 毒和致癌的危险性。因此，人们有目的地将病毒基因及其癌基因除去， 仅留它们的外壳蛋白，以保留其穿透细胞的功能，试图避免上述缺点。 这种改造后的病毒称为缺陷型病毒（defective virus）。这样的病毒中 的反转录酶可将 RNA 转化为 DNA，有助于该 DNA 顺利进入宿主细 胞的基因组，而该病毒则死亡。由于病毒整合基因组是随机的，所以 还是可能激活细胞的原癌基因，以及因随机插入发生插入突变。 在反转录病毒载体中，最常用于人类的是莫洛尼（Mooney）鼠白 血病病毒，其人工构建的结构。 ②DNA 病毒介导载体（DNA viral mekiated vector）：DNA 病毒包 括腺病毒、SV40、牛乳头瘤病毒、疱疹病毒等，一般认为这类病毒 难于改造成缺陷型病毒。 美国设计了一个新的腺病症载体，它是用一个化学连接器即赖氨酸 链（lysine chain）将 DNA 栓在病毒外壳上，这样组成的运输器，通 过一个表面抗体而进入细胞核，使宿主基因与治疗基因共同表达。这 个新病毒载体称为腺病毒多赖氨酸 DNA 复合体
采用复制缺陷的腺病毒进行基因治疗有以下优点: ①该病毒可感染分裂和非分裂的细胞,并能得到大量基因产物,对 神经细胞、心肌细胞等基因缺陷的纠正有特殊意义; ②病毒颗粒相对稳定,并易于纯化和浓缩,且感染力不降低; ③可有效转导多种靶细胞后而少游离于细胞基因组外,并持续表达 ④已用于基因治疗的Ad5属腺病毒C亚群,无致癌性 前述的新腺病毒载体还有一大优点是可以成功地运载48000bp的 基因,而其它病毒只能运输7000bp的基因。这些优点显示了腺病毒 介导载体的广阔应用前景。 3靶细胞的选择 这里所指的靶细胞是指接受转移基因的体细胞 选择靶细胞的原则是 ①必须较坚固,足以耐受处理,并易于由人体分离又便于输回体内; ②具有增殖优势,生命周期长,能存活几月至几年,最后可延续至 病人的整个生命期; ③易于受外源遗传物质的转化 ④在选用反转录病毒载体时,目的基因表达最好具有组织特异性的 细胞。 4.基因转移方法 在基因治疗中迄今所应用的目的基因转移方法可分为两大类:病毒 方法和非病毒方法。基因转移的病毒方法中,RNA和DNA病毒都可 用为基因转移的载体。常用的有反转录病毒载体和腺病毒载体。转移
采用复制缺陷的腺病毒进行基因治疗有以下优点： ①该病毒可感染分裂和非分裂的细胞，并能得到大量基因产物，对 神经细胞、心肌细胞等基因缺陷的纠正有特殊意义； ②病毒颗粒相对稳定，并易于纯化和浓缩，且感染力不降低； ③可有效转导多种靶细胞后而少游离于细胞基因组外，并持续表达； ④已用于基因治疗的 Ad5 属腺病毒 C 亚群，无致癌性。 前述的新腺病毒载体还有一大优点是可以成功地运载 48000bp 的 基因，而其它病毒只能运输 70 00bp 的基因。这些优点显示了腺病毒 介导载体的广阔应用前景。 3.靶细胞的选择 这里所指的靶细胞是指接受转移基因的体细胞。 选择靶细胞的原则是： ①必须较坚固，足以耐受处理，并易于由人体分离又便于输回体内； ②具有增殖优势，生命周期长，能存活几月至几年，最后可延续至 病人的整个生命期； ③易于受外源遗传物质的转化； ④在选用反转录病毒载体时，目的基因表达最好具有组织特异性的 细胞。 4.基因转移方法 在基因治疗中迄今所应用的目的基因转移方法可分为两大类：病毒 方法和非病毒方法。基因转移的病毒方法中，RNA 和 DNA 病毒都可 用为基因转移的载体。常用的有反转录病毒载体和腺病毒载体。转移
的基本过程是将目的基因重组到病毒基因组中,然后把重组病毒感染 宿主细胞,以使目的基因能整合到宿主基因组内。非病毒方法有磷酸 钙沉淀法、脂质体转染法、显微注射法等 外源基因的导入 h外基因她画 基因转染 !临床治疗 病毒在细胞中的复制 5转导细胞的选择鉴定 目的基因的表达是基因治疗的关键之一。为此,可运用连锁基因扩 增等方法适当提高外源基因在细胞中的拷贝数。在重组病毒上连接启 动子或增强子等基因表达的控制信号,使整合在宿主基因组中的新基 因高效表达,产生所需的某种蛋白质。此类细胞为需要选择鉴定出的。 6回输体内 、技术应用 基因治疗与常规治疗方法不同:一般意义上疾病的治疗针对的是 因基因异常而导致的各种症状,而基因治疗针对的是疾病的根源-异 常的基因本身
的基本过程是将目的基因重组到病毒基因组中，然后把重组病毒感染 宿主细胞，以使目的基因能整合到宿主基因组内。非病毒方法有磷酸 钙沉淀法、脂质体转染法、显微注射法等。 5.转导细胞的选择鉴定 目的基因的表达是基因治疗的关键之一。为此，可运用连锁基因扩 增等方法适当提高外源基因在细胞中的拷贝数。在重组病毒上连接启 动子或增强子等基因表达的控制信号，使整合在宿主基因组中的新基 因高效表达，产生所需的某种蛋白质。此类细胞为需要选择鉴定出的。 6.回输体内 三、技术应用： 基因治疗与常规治疗方法不同：一般意义上疾病的治疗针对的是 因基因异常而导致的各种症状，而基因治疗针对的是疾病的根源--异 常的基因本身
基因治疗主要是治疗那些对人类健康威胁严重的疾病,包括:遗传 病(如血友病、囊性纤维病、家庭性高胆固醇血症等)、恶性肿瘤、 心血管疾病、感染性疾病(如艾滋病、类风湿等) 四、基因治疗的形式 1.体细胞基因治疗,正在广泛使用;靶细胞:体细胞 2.生殖细胞基因治疗,因能引起遗传改变而受到限制;靶细胞: 生殖细胞。 (1)生殖细胞基因治疗:生殖细胞基因治疗( germ cell gene therapy)是将正常基因转移到患者的生殖细胞(精细胞、卵细 胞中早期胚胎)使其发育成正常个体,显然,这是理想的方 优点:可使遗传疾病在当代得到治疗,而且还能将新基因传给患者 后代,使遗传病得到根治。 缺点: a实际上,这种靶细胞的遗传修饰至今尚无实质性进展。基因 的这种转移一般只能用显微注射,然而效率不高,并且只适用排卵 周期短而次数多的动物,这难适用于人类。 b.在人类实行基因转移到生殖细胞,并世代遗传,又涉及伦理 学问题。因此,就人类而言,多不考虑生殖细胞的基因治疗途径
基因治疗主要是治疗那些对人类健康威胁严重的疾病，包括：遗传 病（如血友病、囊性纤维病、家庭性高胆固醇血症等）、恶性肿瘤、 心血管疾病、感染性疾病（如艾滋病、类风湿等）。 四、基因治疗的形式： 1. 体细胞基因治疗，正在广泛使用；靶细胞：体细胞 2. 生殖细胞基因治疗，因能引起遗传改变而受到限制；靶细胞： 生殖细胞。 (1) 生殖细胞基因治疗：生殖细胞基因治疗(germ cell gene therapy)是将正常基因转移到患者的生殖细胞（精细胞、卵细 胞中早期胚胎）使其发育成正常个体，显然，这是理想的方 法。 优点：可使遗传疾病在当代得到治疗，而且还能将新基因传给患者 后代，使遗传病得到根治。 缺点： a.实际上，这种靶细胞的遗传修饰至今尚无实质性进展。基因 的这种转移一般只能用显微注射，然而效率不高，并且只适用排卵 周期短而次数多的动物，这难适用于人类。 b.在人类实行基因转移到生殖细胞，并世代遗传，又涉及伦理 学问题。因此，就人类而言，多不考虑生殖细胞的基因治疗途径
(2)体细胞基因治疗:体细胞基因治疔( somatic ce‖ gene therapν) 是指将正常基因转移到体细胞,使之表达基因产物,以达到 治疗目的。这种方法的理想措施是将外源正常基因导入靶体 细胞内染色体特定基因座位,用健康的基因确切地替换异常 的基因,使其发挥治疗作用,同时还须减少随机插入引起新 的基因突变的可能性。 优点 1.体细胞基因治疗不必矫正所有的体细胞 因为每个体细胞都具有相同的染色体。有些基因只在一种类 型的体细胞中表达,因此,治疗只需集中到这类细胞上。并且某些疾 病,只需少量基因产物即可改善症状,不需全部有关体细胞都充分表 达 2.在补偿异常基因的功能缺陷上,这种策略易于获得成功。 体细胞基因治疗采用将基因转移到基因组上非特定座位,即 随机整合。只要该基因能有效地表达出其产物,便可达到治疗的目的。 缺点: 1对特定座位基因转移,还有很大困难。 2.只限于某个体的当代,只限于某一体细胞基因的改变。 基因治疗中作为受体细胞的体细胞,多采取离体的体细胞, 先在体外接受导入的外源基因,在有效表达后,再输回到体内,这也 就是间接基因治疗法
(2) 体细胞基因治疗：体细胞基因治疗(somatic cell gene therapy) 是指将正常基因转移到体细胞，使之表达基因产物，以达到 治疗目的。这种方法的理想措施是将外源正常基因导入靶体 细胞内染色体特定基因座位，用健康的基因确切地替换异常 的基因，使其发挥治疗作用，同时还须减少随机插入引起新 的基因突变的可能性。 优点： 1.体细胞基因治疗不必矫正所有的体细胞。 因为每个体细胞都具有相同的染色体。有些基因只在一种类 型的体细胞中表达，因此，治疗只需集中到这类细胞上。并且某些疾 病，只需少量基因产物即可改善症状，不需全部有关体细胞都充分表 达。 2.在补偿异常基因的功能缺陷上，这种策略易于获得成功。 体细胞基因治疗采用将基因转移到基因组上非特定座位，即 随机整合。只要该基因能有效地表达出其产物，便可达到治疗的目的。 缺点： 1.对特定座位基因转移，还有很大困难。 2.只限于某个体的当代，只限于某一体细胞基因的改变。 基因治疗中作为受体细胞的体细胞，多采取离体的体细胞， 先在体外接受导入的外源基因，在有效表达后，再输回到体内，这也 就是间接基因治疗法