高中生物：3.1.1《基因診斷和基因治療》素材（1）中圖版選修2

1、基因治療基因治療（gene therapy）基因治療是指將人的正?；蚧蛴兄委熥饔玫幕蛲ㄟ^(guò)一定方式導(dǎo)入人體靶細(xì)胞以糾正基因的缺陷或者發(fā)揮治療作用，從而達(dá)到治療疾病目的的生物醫(yī)學(xué)新技術(shù)?；蚴菙y帶生物遺傳信息的基本功能單位，是位于染色體上的一段特定序列。將外源的基因?qū)肷锛?xì)胞內(nèi)必須借助一定的技術(shù)方法或載體，目前基因轉(zhuǎn)移的方法分為生物學(xué)方法、物理方法和化學(xué)方法。腺病毒載體是目前基因治療最為常用的病毒載體之一。基因治療的靶細(xì)胞主要分為兩大類：體細(xì)胞和生殖細(xì)胞，目前開(kāi)展的基因治療只限于體細(xì)胞?；蛑委熌壳爸饕侵委熌切?duì)人類健康威脅嚴(yán)重的疾病，包括：遺傳病（如血友病、囊性纖維病、家庭性高膽固醇血癥

2、等）、惡性腫瘤、心血管疾病、感染性疾?。ㄈ绨滩?、類風(fēng)濕等）?；蛑委熓菍⑷说恼；蚧蛴兄委熥饔玫幕蛲ㄟ^(guò)一定方式導(dǎo)入人體靶細(xì)胞以糾正基因的缺陷或者發(fā)揮治療作用，從而達(dá)到治療疾病目的的生物醫(yī)學(xué)高技術(shù)。基因治療與常規(guī)治療方法不同：一般意義上疾病的治療針對(duì)的是因基因異常而導(dǎo)致的各種癥狀，而基因治療針對(duì)的是疾病的根源-異常的基因本身?；蛑委熡卸N形式：一是體細(xì)胞基因治療，正在廣泛使用；二是生殖細(xì)胞基因治療，因能引起遺傳改變而受到限制。 一、基因治療的概念狹義的概念指用具有正常功能的基因置換或增補(bǔ)患者體內(nèi)有缺陷的基因，因而達(dá)到治療疾病的目的廣義的概念指把某些遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到患者體內(nèi)，使其在體內(nèi)表達(dá)，

3、最終達(dá)到治療某種疾病的方法。二、基因治療的總體策略基因治療策略1基因治療按基因操作方式分為兩類，一類為基因修正（gene correction）和基因置換（gene replacement），即將缺陷基因的異常序列進(jìn)行矯正，對(duì)缺陷基因精確地原位修復(fù)，不涉及基因組的其他任何改變。通過(guò)同源重組（homologous recombination）即基因打靶（gene targetting）技術(shù)將外源正常的基因在特定的部位進(jìn)行重組，從而使缺陷基因在原位特異性修復(fù)。另一類為基因增強(qiáng)（gene augmentation）和基因失活（gene inactivation），是不去除異?；颍ㄟ^(guò)導(dǎo)入外源基因

4、使其表達(dá)正常產(chǎn)物，從而補(bǔ)償缺陷基因等的功能；或特異封閉某些基因的翻譯或轉(zhuǎn)錄，以達(dá)到抑制某些異?；虮磉_(dá)。按靶細(xì)胞類型又可分為生殖細(xì)胞（germ-line cell）基因治療和體細(xì)胞（somatic cell）基因治療。廣義的生殖細(xì)胞基因治療以精子，卵子和早期胚胎細(xì)胞作為治療對(duì)象。由于當(dāng)前基因治療技術(shù)還不成熟，以及涉及一系列倫理學(xué)問(wèn)題，生殖細(xì)胞基因治療仍屬禁區(qū)。在現(xiàn)有的條件下，基因治療僅限于體細(xì)胞。2基因治療藥物的給藥途徑 基因治療有兩種途徑：即ex vivo及 in vivo方式。ex vivo 途徑：這是指將含外源基因的載體在體外導(dǎo)入人體自身或異體細(xì)胞（或異種細(xì)胞），經(jīng)體外細(xì)胞擴(kuò)增后，輸回人

5、體。Ex vivo基因轉(zhuǎn)移途徑比較經(jīng)典、安全，而且效果較易控制，但是步驟多、技術(shù)復(fù)雜、難度大，不容易推廣；in vivo 途徑：這是將外源基因裝配于特定的真核細(xì)胞表達(dá)載體，直接導(dǎo)入體內(nèi)。這種載體可以是病毒型或非病毒性，甚至是裸DNA。in vivo基因轉(zhuǎn)移途徑操作簡(jiǎn)便，容易推廣，但目前尚未成熟，存在療效持續(xù)時(shí)間短，免疫排斥及安全性等一系列問(wèn)題。(一)基因矯正糾正致病基因中的異常堿基，而正常部分予以保留。(二)基因置換指用正?；蛲ㄟ^(guò)同源重組技術(shù)，原位替換致病基因，使細(xì)胞內(nèi)的DNA 完全恢復(fù)正常狀態(tài)。(三)基因增補(bǔ)把正常基因?qū)塍w細(xì)胞，通過(guò)基因的非定點(diǎn)整合使其表達(dá)，以補(bǔ)償缺陷基因的功能，或使原有

6、基因的功能得到增強(qiáng)，但致病基因本身并未除去(四)基因失活將特定的反義核酸(反義RNA、反義DNA)和核酶導(dǎo)入細(xì)胞，在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平阻斷某些基因的異常表達(dá)，而實(shí)現(xiàn)治療的目的。(五)“自殺基因”的應(yīng)用在某些病毒或細(xì)菌中的某基因可產(chǎn)生一種酶，它可將原無(wú)細(xì)胞毒或低毒藥物前體轉(zhuǎn)化為細(xì)胞毒物質(zhì)，將細(xì)胞本身殺死，此種基因稱為“自殺基因”(六)免疫基因治療免疫基因治療是把產(chǎn)生抗病毒或腫瘤免疫力的對(duì)應(yīng)與抗原決定族基因?qū)霗C(jī)體細(xì)胞，以達(dá)到治療目的。如細(xì)胞因子(cytokine)基因的導(dǎo)入和表達(dá)等。(七)耐藥基因治療耐藥基因治療是在腫瘤治療時(shí)，為提高機(jī)體耐受化療藥物的能力，把產(chǎn)生抗藥物毒性的基因?qū)肴梭w細(xì)胞，以使機(jī)

7、體耐受更大劑量的化療。如向骨髓干細(xì)胞導(dǎo)入多藥抗性基因中的mdr-1三、基因治療的基本程序(一)治療性基因的獲得(二)基因載體的選擇(三)靶細(xì)胞的選擇(四)基因轉(zhuǎn)移方法(五)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的選擇鑒定(六)回輸體內(nèi)四、基因治療的現(xiàn)狀與展望腫瘤的基因治療艾滋病的基因治療遺傳病的基因治療基因治療研究一般要符合下列要求為已明確了的單基因缺陷疾病；僅限于體細(xì)胞；靶細(xì)胞的親緣性和可操作性等；有明顯療效和無(wú)或低危害性等；表達(dá)水平穩(wěn)定時(shí)程長(zhǎng)；必須有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。遺傳病的基因治療(gene therapy)是指應(yīng)用基因工程技術(shù)將正?；蛞牖颊呒?xì)胞內(nèi)，以糾正致病基因的缺陷而根治遺傳病。糾正的途徑既可以是原位修復(fù)有缺陷的

8、基因，也可以是用有功能的正?；蜣D(zhuǎn)入細(xì)胞基因組的某一部位，以替代缺陷基因來(lái)發(fā)揮作用。基因治療的靶細(xì)胞可以分為兩大類，即體細(xì)胞和生殖細(xì)胞。生殖細(xì)胞的基因治療是將正?；蛑苯右肷臣?xì)胞，以糾正缺陷基因。這樣，不僅可使遺傳疾病在當(dāng)代得到治療，而且還能將新基因傳給患者后代，使遺傳病得到根治。但生殖細(xì)胞的基因治療涉及問(wèn)題較多，技術(shù)也較復(fù)雜，因此，目前更多地是采用體細(xì)胞基因治療。體細(xì)胞應(yīng)該是在體內(nèi)能保持相當(dāng)長(zhǎng)的壽命或者具有分裂能力的細(xì)胞，這樣才能使被轉(zhuǎn)入的基因能有效地、長(zhǎng)期地發(fā)揮“治療”作用。因此干細(xì)胞、前體細(xì)胞都是理想的轉(zhuǎn)基因治療靶細(xì)胞。以目前的觀點(diǎn)看，骨髓細(xì)胞是唯一滿足以上標(biāo)準(zhǔn)的靶細(xì)胞，而骨髓的抽取

9、，體外培養(yǎng)、再植入等所涉及的技術(shù)都已成熟；另一方面，骨髓細(xì)胞還構(gòu)成了許多組織細(xì)胞(如單核巨噬細(xì)胞)的前體。因此，不僅一些涉及血液系統(tǒng)的疾病如ADA缺乏癥、珠蛋白生成障礙性貧血、鐮狀細(xì)胞貧血、CGD等以骨髓細(xì)胞作為靶細(xì)胞，而且一些非血液系統(tǒng)疾病如苯丙酮尿癥、溶酶體儲(chǔ)積病等也都以此作為靶細(xì)胞。除了骨髓以外，肝細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、肌細(xì)胞也可作為靶細(xì)胞來(lái)研究或?qū)嵤┺D(zhuǎn)基因治療?；蛑委煹幕静襟E1目的基因的轉(zhuǎn)移 在基因治療中迄今所應(yīng)用的目的基因轉(zhuǎn)移方法可分為兩大類：病毒方法和非病毒方法?；蜣D(zhuǎn)移的病毒方法中，RNA和DNA病毒都可用為基因轉(zhuǎn)移的載體。常用的有反轉(zhuǎn)錄病毒載體和腺病毒載體。轉(zhuǎn)移的基本過(guò)程是將目的基因重組到病毒基因組中，然后把重組病毒感染宿主細(xì)胞，以使目的基因能整合到宿主基因組內(nèi)。非病毒方法有磷酸鈣沉淀法、脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法、顯微注射法等。2目的基因的表達(dá) 目的基因的表達(dá)是基因治療的關(guān)鍵之一。為此，可運(yùn)用連鎖基因擴(kuò)增等方法適當(dāng)提高外源基因在細(xì)胞中的拷貝數(shù)。在重組病毒上連接啟動(dòng)子或增強(qiáng)子等基因表達(dá)的控制信號(hào)，使整合在宿主基因組中的新基因高效表達(dá)，產(chǎn)生所需的某種蛋白質(zhì)。3安全措施