生物技術與人類健康

生物技術與人類健康所謂的基因治療是指利用遺傳學的原理治療人類的疾病。傳統(tǒng)意義上的基因治療是指目的基因導入靶細胞以后與宿主細胞內的基因發(fā)生重組，成為宿主細胞的一部分，從而可以穩(wěn)定地遺傳下去并達到對疾病進行治療的目的。9.4.1基因治療

生物技術與人類健康9生物技術與人類健康9.4生物技術與生物療法由于技術的進步，近年來采用基因工程技術，即使目的基因和宿主細胞內的基因不發(fā)生重組，目的基因也能得到暫時的表達，為了與傳統(tǒng)意義上的基因治療相區(qū)別，有時又將其稱為基因療法（genetherapeutics）。

生物技術與人類健康9.4.1基因治療基因治療根據(jù)對宿主病變基因采取的措施不同，可分為基因置換、基因修正、基因修飾和基因失活四大策略。

生物技術與人類健康9.4.1基因治療

正常紅細胞鐮狀紅細胞對于成功地進行單基因病的基因治療來說，必須具備以下條件：選擇合適的疾病；具備該病分子缺陷的知識，深入了解其發(fā)病機理；用于治療的基因（目的基因）已被克隆；克隆基因的有效表達；具有可用于臨床前試驗的動物模型。9.4.1.1單基因病的基因治療

生物技術與人類健康9.4.1基因治療

只有10多種遺傳性疾病的分子發(fā)病機理了解得比較清楚，也只有少數(shù)幾種遺傳性疾病具有基因治療的方案。如腺苷脫氨酶（ADA）基因缺陷引起的嚴重型復合性免疫缺陷癥（SCID）；凝血因子Ⅸ（FIX）基因缺陷引起的血友病B（HEMB）；低密度脂蛋白受體（LDLR）基因缺陷引起的家族性高血脂癥（FH）以及跨膜轉導調節(jié)因子（CFTR）基因缺陷引起的囊性纖維化（CF）等。

生物技術與人類健康9.4.1.1單基因病的基因治療

病名基因靶細胞機構囊性纖維變性CFTR呼吸道上皮細胞美國國立衛(wèi)生研究院SCIDADA淋巴細胞、CD34+細胞美國國立衛(wèi)生研究院Gaucher病葡萄糖腦苷脂酶CD34+外周血干細胞美國匹茲堡大學α1-抗胰蛋白α1抗胰蛋白酶鼻、呼吸道上皮細胞美國范德比爾特大學酶缺陷癥Fanconi貧血FACCCD34+外周血干細胞美國國立衛(wèi)生研究院Hunter綜合征杜糖醛酸2-硫酸酯酶外周血干細胞美國密尼蘇達大學慢性肉芽腫病p47/phoxCD34+外周血干細胞美國國立衛(wèi)生研究院血友病B凝血因子Ⅸ成纖維細胞上海復旦大學和長海醫(yī)院嘌呤核苷嘌呤核苷磷酸化酶外周血淋巴細胞美國密尼蘇達大學磷酸化酶缺陷轉氨基甲酰轉氨基甲酰鳥氨酸酶肝臟美國賓州大學鳥氨酸酶缺陷X-連鎖SCID細胞因子共同γ鏈CD34+細胞美國洛杉磯兒童醫(yī)院

生物技術與人類健康9.4.1.1單基因病的基因治療

部分單基因遺傳病臨床基因治療概況

生物技術與人類健康9.4.1.1單基因病的基因治療SCID患者——只能生活在無菌的空間中。

生物技術與人類健康9.4.1.1單基因病的基因治療SCID治療策略

我國在遺傳病的基因治療方面也開展地比較早。1991年7月，我國開始進行HEMB（血友病B，凝血因子IX突變）的基因治療。從一批志愿接受基因治療的HEMB患者中選擇了兩兄弟進行治療。效果明顯，1994年通過衛(wèi)生部的評審。

生物技術與人類健康9.4.1.1單基因病的基因治療血友病患者右膝關節(jié)急性出血瘤苗治療策略——通過免疫系統(tǒng)殺滅癌細胞，即通過提高癌細胞的免疫原性和（或）調動機體的免疫功能達到殺滅癌細胞的作用?；蛐揎棽呗浴谜５囊职┗蛱娲Щ畹囊挚拱┗颍_到抑制細胞惡性繁殖的目的。9.4.1.2瘤苗與腫瘤的基因治療

生物技術與人類健康9.4.1基因治療目前的腫瘤疫苗根據(jù)其組成分可分為四種：腫瘤細胞疫苗：即原始的腫瘤疫苗；腫瘤核酸疫苗：即腫瘤DNA疫苗；腫瘤肽疫苗：包括用化學合成法合成腫瘤特異的短肽或基因工程方法制備的短肽；腫瘤基因工程疫苗：通過基因工程技術，將目的基因導入受體細胞而制成的瘤苗。瘤苗與腫瘤治療

生物技術與人類健康9.4.1.2瘤苗與腫瘤基因治療

根據(jù)腫瘤疫苗的作用機理，可將腫瘤疫苗分成3種類型：增強腫瘤細胞的免疫原性提高機體整體抗瘤能力，調動機體的免疫功能表達產(chǎn)物直接殺傷癌細胞

生物技術與人類健康9.4.1.2瘤苗與腫瘤基因治療視網(wǎng)膜母細胞瘤

所謂的反義技術則是指天然存在的或人工合成的一類RNA分子，它不能編碼蛋白質，但它的核苷酸順序與某種mRNA可互補配對，所以這種反義RNA可與mRNA結合配對從而干擾mRNA的翻譯，使相應的基因不能表達。這種利用反義RNA封閉某個基因（靶基因）的技術就稱為反義技術。反義技術與癌基因失活

生物技術與人類健康9.4.1.2瘤苗與腫瘤基因治療抑癌基因基因在正常細胞中處于表達狀態(tài)，它的基因產(chǎn)物起著抑制細胞生長的作用。一旦這種基因突變而喪失功能，將促使細胞生長繁殖。這類基因突變后必須用正常有功能基因來替代突變了的基因，起抑制細胞生長的作用。

生物技術與人類健康9.4.1.2瘤苗與腫瘤基因治療抑癌基因與基因修飾

“自殺”基因是指它的蛋白質產(chǎn)物能使無毒性的化療藥物前體轉變?yōu)槎拘孕问?，或者提高靶細胞對化療藥物的敏感性，充分發(fā)揮其細胞毒作用，使導入自殺基因的細胞“自殺”，達到殺滅靶細胞的目的。相反，“自殺”基因也可以發(fā)揮旁觀者的效應，殺死未導入“自殺”基因的鄰近細胞。因此自殺基因療法可以在腫瘤、血管增生性疾病、骨髓移植等疾病的治療中發(fā)揮作用。9.4.1.3自殺基因治療

生物技術與人類健康9.4.1基因治療干細胞是一種具有多分化潛能和自我復制功能的早期未分化細胞，醫(yī)學上稱其為“萬用細胞”。在特定條件下，它可以分化成不同的功能細胞，形成多種組織和器官。因此人們期望能夠用干細胞來修復那些不能再生的壞損組織或器官，從而治愈某些疾病。9.4.2干細胞的利用

生物技術與人類健康9.4生物技術與生物療法用干細胞生物工程治療疾病的最顯著特點就是：從理論上講，它可以治療幾乎所有疾病，比如癌癥、心肌壞死性疾病、自身免疫疾病和神經(jīng)退行性疾病等。如果和基因治療相結合，還可以治療眾多遺傳性疾病。

生物技術與人類健康9.4.2干細胞的利用從總體上說，干細胞研究還處于起步階段，其成為研究熱點還只是近幾年的事，到目前為止人們已經(jīng)能夠分離、培養(yǎng)干細胞，但要誘導胚胎干細胞定向分化，還是一件很困難的事。不過這項研究所蘊藏著的巨大的應用前景不能不令人心動。

生物技術與人類健康9.4.2干細胞的利用

最早提出HGP這一設想的是美國生物學家、諾貝爾獎得主Dulbecco。他在1986年3月7日出版的Science雜志上發(fā)表了一篇題為“腫瘤研究的一個轉折點：人類基因組的全序列分析”的短文，提出包括癌癥在內的人類疾病的發(fā)生都與基因直接或間接有關，呼吁科學家們聯(lián)合起來，從整體上研究人類的基因組，分析人類基因組的序列。他說，這一計劃可以與征服宇宙的計劃相媲美，我們也應該以征服宇宙的氣魄來進行這一工作。9.5.1HGP產(chǎn)生的背景9.5人類基因組計劃（HGP）

生物技術與人類健康9生物技術與人類健康HGP的最終任務是要破譯人體遺傳物質DNA分子所攜帶的全部遺傳信息。完成后將獲得四張圖：物理圖、遺傳圖、序列圖和轉錄圖。前三張圖實際上是精確度不同的三張序列圖，最后一張圖則用來表示DNA上哪些核苷酸序列可以編碼蛋白質。9.5.2HGP的任務

生物技術與人類健康9.5人類基因組計劃

第一個五年技術上改進5～10倍（1991～1995） 作圖完成50%

測定核苷酸順序1%

第二個五年技術上改進5～10倍（1996～2000）作圖完成100%

測定核苷酸順序10%

第三年五年測定核苷酸順序100%

（2001～2005）找出所有基因美國人類基因組研究15年總體規(guī)劃

生物技術與人類健康9.5.2HGP的任務年度目標2000年6月26日，人類基因組草圖已經(jīng)基本完成（測序完成97%，序列組裝完成85%）；2001年2月12日，由美國、日本、德國、法國、英國和中國組成的國際人類基因組計劃及美國Celera公司聯(lián)合宣布對人類基因組的初步分析結果；9.5.3HGP的研究進展

生物技術與人類健康9.5人類基因組計劃2003年4月15日,美、英、德、日、法、中6個國家共同宣布人類基因組序列圖完成，

人類基因組計劃的所有目標全部實現(xiàn)；2004年10月，人類基因組完成圖公布；2005年3月，人類X染色體測序工作基本完成并公布了該染色體的基因草圖。

生物技術與人類健康9.5.3HGP的研究進展人類基因組有31.6億個核苷酸，3萬～4萬個結構基因?；蛟谌旧w上不是均勻分布的。人與人之間有99.9%的基因密碼是相同的。35.3%的基因包含重復序列。人類基因組計劃的主要成果

生物技術與人類健康9.5.3HGP的研究進展將大大加速醫(yī)學科學基礎研究的發(fā)展。在人類的疾病治療和預防方面也將做出特殊的貢獻。HGP項目的啟動已經(jīng)不僅僅局限于人類的基因組，它的影響還包括對一些模式生物的基因組的研究。9.5.4HGP對醫(yī)學發(fā)展的影響

生物技術與人類健康9.5人類基因組計劃“基因爭奪戰(zhàn)”是一種資源爭奪戰(zhàn)?！盎驙帄Z戰(zhàn)”也是一場知識產(chǎn)權之戰(zhàn)。我國是基因資源大國，資源特別豐富，應盡力加以保護，避免流失。9.5.5基因資源的保護

生物技術與人類健康9.5人類基因組計劃我國的HGP計劃于1994年啟動，由國家科學基金會、國家高技術計劃（863）和國家重點基礎研究計劃（973）共同資助。

生物技術與人類健康9.5人類基因組計劃9.5.6我國的HGP計劃我國HGP沒有走國際基因組計劃的全基因組或整條染色體作圖、測序的路線，而是根據(jù)我國的經(jīng)濟實力和基因資源優(yōu)勢的特點，主要在兩個方面開展工作——基因組多樣性和疾病基因識別，并圍繞這兩個方面引進基因研究新技術。