激光在基因轉(zhuǎn)染和基因治療中的應用

1、激光在基因轉(zhuǎn)染和基因治療中的應用第1頁，共11頁，2022年，5月20日，13點40分，星期四2022/9/222光化學內(nèi)化轉(zhuǎn)染法光動力療法（Photodynamic therapy, PDT）基本機制S1S*3S*S+1O2O2第2頁，共11頁，2022年，5月20日，13點40分，星期四2022/9/223光化學內(nèi)化轉(zhuǎn)染法 也稱為“光化學基因轉(zhuǎn)染”(photochemical gene transfection, PCGT)。是新近發(fā)展起來的一種基因轉(zhuǎn)染技術，它通過特定波長的光激活位于靶細胞內(nèi)吞泡中的光敏劑，啟動光化學反應，產(chǎn)生單態(tài)氧1O2和三態(tài)氧3O2等活性氧成分。單態(tài)氧是強有力的氧化劑

2、，可氧化多種分子如不飽和脂肪酸、某些氨基酸、核酸堿基等，從而誘導多種細胞結構損傷。光化學內(nèi)化轉(zhuǎn)染（photochemical internalization）第3頁，共11頁，2022年，5月20日，13點40分，星期四2022/9/224光化學內(nèi)化轉(zhuǎn)染法光化學內(nèi)化轉(zhuǎn)染（photochemical internalization） 單態(tài)氧壽命非常短暫（小于0.1ns），擴散范圍極短，只有非常接近光敏劑所在的細胞器才能受到單態(tài)氧的作用。這樣，通過光化學反應導致內(nèi)吞泡膜損傷，釋放泡內(nèi)轉(zhuǎn)染基因進入胞漿，從而順利入核實現(xiàn)轉(zhuǎn)染。第4頁，共11頁，2022年，5月20日，13點40分，星期四2022/9/

3、225光化學內(nèi)化轉(zhuǎn)染法理論上適用于所有可以發(fā)生內(nèi)吞作用的哺乳動物細胞光照劑量的依賴性轉(zhuǎn)染效率與細胞類型有關使用的光敏劑通常應符合以下條件應主要分布于內(nèi)吞泡應優(yōu)先分布于內(nèi)吞泡膜光敏劑在細胞內(nèi)聚集程度小光化學內(nèi)化轉(zhuǎn)染法的特點 第5頁，共11頁，2022年，5月20日，13點40分，星期四2022/9/226光化學內(nèi)化轉(zhuǎn)染法轉(zhuǎn)染效率較常規(guī)方法高依賴光照的局部活化特性保證轉(zhuǎn)染位點的高度特異性特別適合于其他治療方法聯(lián)合使用與靶細胞表面特異分子表達無關，應用范圍廣腫瘤光敏劑在腫瘤附近組織的富集作用可用于腫瘤治療光化學內(nèi)化轉(zhuǎn)染法的優(yōu)點 第6頁，共11頁，2022年，5月20日，13點40分，星期四2022/

4、9/227微粒靶向激光轉(zhuǎn)染法基本機制 光吸收性微粒被特異性地與細胞結合，并將要轉(zhuǎn)染的分子（如質(zhì)粒）放置于細胞溶液中。然后用激光照射細胞，即可使細胞膜的通透性發(fā)生改變，從而可以使原本無法通過細胞膜的生物大分子順利通過細胞膜，完成轉(zhuǎn)染的過程。第7頁，共11頁，2022年，5月20日，13點40分，星期四2022/9/228微粒靶向激光轉(zhuǎn)染法最初的實驗 2003年，Pitsillides等在研究中發(fā)現(xiàn)，使用不同光通量，不同波長的激光脈沖照射結合不同大小微粒粒子的細胞，可以得到非常不同的結果：某些實驗中，細胞大量死亡，而另外一些實驗中，細胞沒有發(fā)生死亡，而是膜的通透性發(fā)生改變。第8頁，共11頁，202

5、2年，5月20日，13點40分，星期四2022/9/229微粒靶向激光轉(zhuǎn)染法相關研究McEwan&Kurita:微粒尺寸與細胞光學效應的關系Umebayashi:不同光功率密度、激光照射時間、微粒濃度及激光照射后培養(yǎng)時間對細胞膜通透性的影響張鎮(zhèn)西：細胞膜的通透性與細胞種類、微粒尺寸、細胞與微粒的比例以及激光的能量、激光的脈寬都有關系。第9頁，共11頁，2022年，5月20日，13點40分，星期四2022/9/2210對兩種方法的一點總結總結兩種方法均可保證轉(zhuǎn)染位點的特異性，這正是我們想要得到的結果。兩種方法均易于在體操作。光化學內(nèi)化法中，光敏劑的毒性是一個需要考慮到的問題。納米微粒靶向細胞方法中，把激光對細胞的影響局限在一個很小的范圍