基因治疗原理与研究进展.ppt
《基因治疗原理与研究进展.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基因治疗原理与研究进展.ppt（69页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第十三章第十三章基因治疗原理与研究进展基因治疗原理与研究进展11/6/20221基因治疗的概念基因治疗的概念将将某某个个遗遗传传物物质质转转移移到到患患者者细细胞胞内内，使使其其在在体体内内发发挥挥作作用用，以以达达到治疗疾病目的的方法。
到治疗疾病目的的方法。
11/6/20222基因治疗分类基因治疗分类体细胞体细胞（somaticcell）somaticcell）基基因治疗因治疗生殖细胞（germlinegermline）基因治疗v只限于某一体细胞的基因的改变v只限于某个体的当代v对缺陷的生殖细胞进行矫正v当代及子代11/6/20223内容提要内容提要l第一节第一节基因治疗的策略基因治疗的策略l第二节第二节基因转移技术基因转移技术l第三节第三节基因干预基因干预l第四节第四节治疗基因的受控表达治疗基因的受控表达l第五节第五节基因治疗的应用研究基因治疗的应用研究l第六节第六节基因治疗的问题与展望基因治疗的问题与展望11/6/20224第一节基因治疗的策略一、基因置换一、基因置换二、基因添加二、基因添加三、基因干预三、基因干预四、自杀基因治疗四、自杀基因治疗五、基因免疫治疗五、基因免疫治疗11/6/20225一、基因置换（一、基因置换（genereplacement）定定义义：
指指将将特特定定的的目目的的基基因因导导入入特特定定细细胞胞，通通过过定定位位重重组组，导导入入的的正正常常基基因因，以以置置换换基基因因组组内原有的缺陷基因。
内原有的缺陷基因。
目的：
目的：
将缺陷基因的异常序列进行校正。
将缺陷基因的异常序列进行校正。
特特点点：
对对缺缺陷陷基基因因的的缺缺陷陷部部位位进进行行精精确确的的原原位修复，不涉及基因组的任何改变。
位修复，不涉及基因组的任何改变。
11/6/20226l定定向向整整合合的的条条件件:
转转导导基基因因的的载载体体与与基基因因组组DNA具具有有相相同同的的序序列列。
带带有有目目的的基基因因的的载载体体就就能能找找到到同同源源重重组组的的位位点点，进进行行部部分分基基因因序序列列的的交交换换，使使基基因因置置换换这这一一治治疗疗策策略略得以实现。
得以实现。
l基基因因同同源源重重组组技技术术又又称称为为基基因因打打靶靶（genetargeting）基因同源重组技术基因同源重组技术11/6/20227基因同源重组技术基因同源重组技术重组载体重组载体染色体染色体校正后的染色体校正后的染色体11/6/20228二、基因添加二、基因添加（geneaugmentation）定定义义：
通通过过导导入入外外源源基基因因使使靶靶细细胞胞表表达达其其本本身身不表达的基因。
不表达的基因。
类型：
类型：
l在在基基因因缺缺陷陷的的细细胞胞中中导导入入相相应应的的正正常常基基因因，补补偿偿缺陷基因的功能，细胞内的缺陷基因并未除去；缺陷基因的功能，细胞内的缺陷基因并未除去；l向向靶靶细细胞胞中中导导入入其其本本来来不不表表达达的的基基因因，利利用用其其表表达产物达到治疗疾病的目的。
达产物达到治疗疾病的目的。
11/6/20229定义：
定义：
采用特定的方式抑制某个基因的表达，采用特定的方式抑制某个基因的表达，或者通过破坏某个基因的结构而使或者通过破坏某个基因的结构而使之不能表达，以达到治疗疾病的目的。
之不能表达，以达到治疗疾病的目的。
例如例如反义核酸反义核酸、核酶核酶或或干扰干扰RNA技术等。
技术等。
三、基因干预（三、基因干预（geneinterference）11/6/202210原原理理：
将将“自自杀杀”基基因因导导入入宿宿主主细细胞胞中中，这这种种基基因因编编码码的的酶酶能能使使无无毒毒性性的的药药物物前前体体转转化化为为细细胞胞毒毒性性代代谢谢物物，诱诱导导靶靶细细胞胞产产生生“自自杀杀”效效应应，从从而而达达到到清清除除肿肿瘤瘤细细胞的目的。
胞的目的。
为恶性肿瘤基因治疗的主要方法之一。
为恶性肿瘤基因治疗的主要方法之一。
四、自杀基因治疗四、自杀基因治疗11/6/202211自杀基因的作用机制自杀基因的作用机制11/6/202212lTK/GCV：
单单纯纯疱疱疹疹病病毒毒（herpssimplexvirus,HSV）型型胸胸苷苷激激酶酶（thymidinekinase,tk）基基因因编编码码胸胸苷苷激激酶酶，特特异异性性地地将将无无毒毒的的核核苷苷类类似似物物丙丙氧氧鸟鸟苷苷（ganciclovir,GCV）转转变变成成毒毒性性GCV三三磷磷酸酸核核苷苷，后后者者能能抑抑制制DNA聚聚合合酶活性，导致细胞死亡。
酶活性，导致细胞死亡。
（一）自杀基因系统
（一）自杀基因系统lCD/5-FC：
大大肠肠杆杆菌菌胞胞嘧嘧啶啶脱脱氨氨酶酶（cytosinedeaminase,CD）基基因因，在在细细胞胞内内将将无无毒毒性性5-氟氟胞胞嘧嘧啶啶（5-FC）转转变变成成毒毒性性产产物物5-氟氟尿尿嘧嘧啶啶（5-FU）。
）。
11/6/202213旁旁观观者者效效应应（bystandereffect）：
“自自杀杀基基因因”导导入入后后，不不仅仅使使导导入入了了“自自杀杀基基因因”的的肿肿瘤瘤细细胞胞在在用用药药后后被被杀杀死死，而而且且与与其其相相邻邻或或远远处处的未转导的未转导“自杀基因自杀基因”的肿瘤细胞也被杀死。
的肿瘤细胞也被杀死。
明显增强了自杀基因的肿瘤杀伤作用。
明显增强了自杀基因的肿瘤杀伤作用。
（二）旁观者效应
（二）旁观者效应11/6/202214五、基因免疫治疗五、基因免疫治疗通通过过将将抗抗癌癌免免疫疫增增强强的的细细胞胞因因子子或或MHC基基因因导导入入肿肿瘤瘤组组织织，以以增增强强肿肿瘤瘤微微环境中的抗癌免疫反应。
环境中的抗癌免疫反应。
11/6/202215第二节基因转移技术一、病毒介导的基因转移系统一、病毒介导的基因转移系统二、非病毒介导的基因转移系统二、非病毒介导的基因转移系统11/6/2022161.exvivo（经活体）（经活体）是是指指在在体体外外将将目目的的基基因因导导入入靶靶细细胞胞，经经过过筛筛选选和和增增殖殖后后将将细细胞胞回回输输给给患患者者，使使该该基基因因在在体体内内有有效效地地表表达达相相应应产产物物，以以达达到到治治疗的目的。
疗的目的。
2.invivo（活体内）（活体内）是指将目的基因直接应用于患者体内。
是指将目的基因直接应用于患者体内。
根据基因转移的途径不同，基因治疗分为：
根据基因转移的途径不同，基因治疗分为：
11/6/202217基因转移的两种途径基因转移的两种途径载体载体目的基因目的基因invivoexvivo靶细胞靶细胞将目的基因直将目的基因直接输入体内接输入体内将目的基因导入患将目的基因导入患者靶细胞者靶细胞,体外培养体外培养将重组靶细将重组靶细胞回输体内胞回输体内11/6/202218一、病毒介导的基因转移系统一、病毒介导的基因转移系统病病毒毒载载体体介介导导的的基基因因转转移移效效率率较较高高，因因此此它它也也是是使使用用最最多多的的基基因因治治疗疗载载体体。
据据统统计计，有有72%的的临临床床实实验验计计划划和和71%的的病病例例使使用用了了病病毒毒载载体体，其其中中用用得得最最多多的的是是逆逆转录病毒载体转录病毒载体。
11/6/202219
（一）逆转录病毒
（一）逆转录病毒（Retrovirus）载体载体+ssRNA逆转录酶逆转录酶核心蛋白核心蛋白膜蛋白膜蛋白人类免疫缺陷病毒人类免疫缺陷病毒（HIV）11/6/202220逆转录病毒的生活周期逆转录病毒的生活周期11/6/202221两端各有一长末端重复序列两端各有一长末端重复序列LTRLTR。
LTR由由U3、R和和U5三三部部分分组组成成，内内含含增增强强子子、启启动动子、子、poly（A）加尾信号及病毒整合序列加尾信号及病毒整合序列（IS）。
病病毒毒有有三三个个结结构构基基因因：
gag、pol和和env基基因因（编编码包装蛋白）。
码包装蛋白）。
5端端LTR下下游游有有一一段段病病毒毒包包装装所所必必需需的的序序列列（）等。
等。
1.1.逆转录病毒前病毒的结构特点逆转录病毒前病毒的结构特点11/6/2022222.逆转录病毒介导的基因转移系统逆转录病毒介导的基因转移系统l逆转录病毒载体逆转录病毒载体保保留留病病毒毒颗颗粒粒的的包包装装信信号号，而而缺缺失失病病毒毒颗颗粒粒包包装装蛋蛋白白基基因因；它它可可以以克克隆隆并并表表达达外外源源基基因因，但不能自我包装成有增殖能力的病毒颗粒。
但不能自我包装成有增殖能力的病毒颗粒。
LTRtherapeuticgeneLTR11/6/2022232.逆转录病毒介导的基因转移系统逆转录病毒介导的基因转移系统l辅助细胞株辅助细胞株它它由由另另一一种种缺缺陷陷型型逆逆转转录录病病毒毒感感染染构构建建而而成成。
该该细细胞胞株株能能合合成成包包装装蛋蛋白白，用用于于逆逆转转录录病病毒毒载载体体包包装装。
由由于于缺缺乏乏包包装装型型号号，本身不能被包装成病毒颗粒。
本身不能被包装成病毒颗粒。
gagpolenv11/6/202224逆转录病毒包装系统逆转录病毒包装系统11/6/202225逆逆转转录录病病毒毒携携带带的的遗遗传传物物质质高高效效地地进进入入靶靶细胞。
细胞。
逆逆转转录录病病毒毒结结构构基基因因缺缺失失，但但不不影影响响其其他他部分的活性。
部分的活性。
前前病病毒毒通通过过LTR高高效效整整合合至至靶靶细细胞胞基基因因组组中中，有有利利于于外外源源基基因因在在靶靶细细胞胞中中的的永永久久表表达达。
包装好的假病毒颗粒易于分离制备。
包装好的假病毒颗粒易于分离制备。
3.逆转录病毒载体的特点逆转录病毒载体的特点11/6/2022264.逆转录病毒载体的主要缺点逆转录病毒载体的主要缺点随随机机整整合合，有有插插入入突突变变、激激活活癌癌基基因因的的潜在危险潜在危险；逆逆转转录录病病毒毒载载体体的的容容量量较较小小，只只能能容容纳纳7kb以下以下的外源基因。
的外源基因。
11/6/202227
（二）腺病毒
（二）腺病毒（adenovirus，AV）载体载体11/6/202228腺腺病病毒毒是是一一种种大大分分子子（36kb）双双链链无无包包膜膜DNA病病毒毒。
它它通通过过受受体体介介导导的的内内吞吞作作用用进进入入细细胞胞内内，然然后后腺腺病病毒毒基基因因组组转转移移至至细细胞胞核核内内，保保持持在在染染色色体体外外，不不整整合合进进入宿主细胞基因组中。
入宿主细胞基因组中。
11/6/2022291.1.腺病毒腺病毒载体载体的优点的优点基因导入效率高；基因导入效率高；宿主范围广；宿主范围广；基因转导与细胞分裂无关基因转导与细胞分裂无关；重组腺病毒可通过口服经肠道吸收、或喷重组腺病毒可通过口服经肠道吸收、或喷雾吸入或气管内滴注；雾吸入或气管内滴注；腺病毒载体腺病毒载体容量较大容量较大，可插入，可插入7.5kb外源基外源基因。
因。
11/6/2022302.腺病毒载体缺点腺病毒载体缺点不能整合到靶细胞的基因组不能整合到靶细胞的基因组DNADNA中。
治疗中。
治疗基因表达时间相对较短。
基因表达时间相对较短。
宿主的免疫反应导致腺病毒载体表达短宿主的免疫反应导致腺病毒载体表达短暂。
暂。
部分环节可能产生复制型腺病毒。
部分环节可能产生复制型腺病毒。
靶向性差。
靶向性差。
11/6/202231（三三）腺腺相相关关病病毒毒（adeno-associatedvirus,AAV）载体载体AAV是是一一类类单单链链线线状状DNA缺缺陷陷型型病病毒毒。
其其基基因因组组DNA小小于于5kb，无无包包膜膜。
AAV不不能能独独立立复复制制，只只有有在在辅辅助助病病毒毒存存在在时时，才才能能进进行行复复制制和和溶溶细细胞胞性性感感染染，否否则则只只能能建建立溶源性立溶源性潜伏感染潜伏感染。
11/6/202232腺相关病毒基因组的结构腺相关病毒基因组的结构：
包装信号序列；：
包装信号序列；REP:
REP:
病毒复制基因；病毒复制基因；CAP:
CAP:
编码衣壳蛋
升级会员 