激光在基因轉(zhuǎn)染和基因治療中的應(yīng)用

1、激光在基因轉(zhuǎn)染和基因治療中的應(yīng)用第1頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期四2022/9/222光化學(xué)內(nèi)化轉(zhuǎn)染法光動(dòng)力療法（Photodynamic therapy, PDT）基本機(jī)制S1S*3S*S+1O2O2第2頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期四2022/9/223光化學(xué)內(nèi)化轉(zhuǎn)染法 也稱為“光化學(xué)基因轉(zhuǎn)染”(photochemical gene transfection, PCGT)。是新近發(fā)展起來(lái)的一種基因轉(zhuǎn)染技術(shù)，它通過(guò)特定波長(zhǎng)的光激活位于靶細(xì)胞內(nèi)吞泡中的光敏劑，啟動(dòng)光化學(xué)反應(yīng)，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(qiáng)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(dǎo)多種細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷。光化學(xué)內(nèi)化轉(zhuǎn)染（photochemical internalization）第3頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期四2022/9/224光化學(xué)內(nèi)化轉(zhuǎn)染法光化學(xué)內(nèi)化轉(zhuǎn)染（photochemical internalization） 單態(tài)氧壽命非常短暫（小于0.1ns），擴(kuò)散范圍極短，只有非常接近光敏劑所在的細(xì)胞器才能受到單態(tài)氧的作用。這樣，通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致內(nèi)吞泡膜損傷，釋放泡內(nèi)轉(zhuǎn)染基因進(jìn)入胞漿，從而順利入核實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)染。第4頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期四2022/9/

3、225光化學(xué)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(dòng)物細(xì)胞光照劑量的依賴性轉(zhuǎn)染效率與細(xì)胞類型有關(guān)使用的光敏劑通常應(yīng)符合以下條件應(yīng)主要分布于內(nèi)吞泡應(yīng)優(yōu)先分布于內(nèi)吞泡膜光敏劑在細(xì)胞內(nèi)聚集程度小光化學(xué)內(nèi)化轉(zhuǎn)染法的特點(diǎn) 第5頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期四2022/9/226光化學(xué)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(diǎn)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(xì)胞表面特異分子表達(dá)無(wú)關(guān)，應(yīng)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(xué)內(nèi)化轉(zhuǎn)染法的優(yōu)點(diǎn) 第6頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期四2022/

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

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