生物技術(shù)與人類健康

生物技術(shù)與人類健康所謂的基因治療是指利用遺傳學(xué)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?qū)氚屑?xì)胞以后與宿主細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生重組，成為宿主細(xì)胞的一部分，從而可以穩(wěn)定地遺傳下去并達(dá)到對(duì)疾病進(jìn)行治療的目的。9.4.1基因治療

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

生物技術(shù)與人類健康9.4.1基因治療基因治療根據(jù)對(duì)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(shù)與人類健康9.4.1基因治療

正常紅細(xì)胞鐮狀紅細(xì)胞對(duì)于成功地進(jìn)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(shí)，深入了解其發(fā)病機(jī)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(dá)；具有可用于臨床前試驗(yàn)的動(dòng)物模型。9.4.1.1單基因病的基因治療

生物技術(shù)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(jī)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(yán)重型復(fù)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(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)因子（CFTR）基因缺陷引起的囊性纖維化（CF）等。

生物技術(shù)與人類健康9.4.1.1單基因病的基因治療

病名基因靶細(xì)胞機(jī)構(gòu)囊性纖維變性CFTR呼吸道上皮細(xì)胞美國國立衛(wèi)生研究院SCIDADA淋巴細(xì)胞、CD34+細(xì)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(xì)胞美國匹茲堡大學(xué)α1-抗胰蛋白α1抗胰蛋白酶鼻、呼吸道上皮細(xì)胞美國范德比爾特大學(xué)酶缺陷癥Fanconi貧血FACCCD34+外周血干細(xì)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(xì)胞美國密尼蘇達(dá)大學(xué)慢性肉芽腫病p47/phoxCD34+外周血干細(xì)胞美國國立衛(wèi)生研究院血友病B凝血因子Ⅸ成纖維細(xì)胞上海復(fù)旦大學(xué)和長海醫(yī)院嘌呤核苷嘌呤核苷磷酸化酶外周血淋巴細(xì)胞美國密尼蘇達(dá)大學(xué)磷酸化酶缺陷轉(zhuǎn)氨基甲酰轉(zhuǎn)氨基甲酰鳥氨酸酶肝臟美國賓州大學(xué)鳥氨酸酶缺陷X-連鎖SCID細(xì)胞因子共同γ鏈CD34+細(xì)胞美國洛杉磯兒童醫(yī)院

生物技術(shù)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(shù)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(shù)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(jìn)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(jìn)行治療。效果明顯，1994年通過衛(wèi)生部的評(píng)審。

生物技術(shù)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(guān)節(jié)急性出血瘤苗治療策略——通過免疫系統(tǒng)殺滅癌細(xì)胞，即通過提高癌細(xì)胞的免疫原性和（或）調(diào)動(dòng)機(jī)體的免疫功能達(dá)到殺滅癌細(xì)胞的作用?；蛐揎棽呗浴谜５囊职┗蛱娲Щ畹囊挚拱┗颍_(dá)到抑制細(xì)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(shù)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(xì)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(xué)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(shù)，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞而制成的瘤苗。瘤苗與腫瘤治療

生物技術(shù)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(jī)理，可將腫瘤疫苗分成3種類型：增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的免疫原性提高機(jī)體整體抗瘤能力，調(diào)動(dòng)機(jī)體的免疫功能表達(dá)產(chǎn)物直接殺傷癌細(xì)胞

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

所謂的反義技術(shù)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(zhì)，但它的核苷酸順序與某種mRNA可互補(bǔ)配對(duì)，所以這種反義RNA可與mRNA結(jié)合配對(duì)從而干擾mRNA的翻譯，使相應(yīng)的基因不能表達(dá)。這種利用反義RNA封閉某個(gè)基因（靶基因）的技術(shù)就稱為反義技術(shù)。反義技術(shù)與癌基因失活

生物技術(shù)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(xì)胞中處于表達(dá)狀態(tài)，它的基因產(chǎn)物起著抑制細(xì)胞生長的作用。一旦這種基因突變而喪失功能，將促使細(xì)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(xì)胞生長的作用。

生物技術(shù)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(zhì)產(chǎn)物能使無毒性的化療藥物前體轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘孕问?，或者提高靶?xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性，充分發(fā)揮其細(xì)胞毒作用，使導(dǎo)入自殺基因的細(xì)胞“自殺”，達(dá)到殺滅靶細(xì)胞的目的。相反，“自殺”基因也可以發(fā)揮旁觀者的效應(yīng)，殺死未導(dǎo)入“自殺”基因的鄰近細(xì)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(shù)與人類健康9.4.1基因治療干細(xì)胞是一種具有多分化潛能和自我復(fù)制功能的早期未分化細(xì)胞，醫(yī)學(xué)上稱其為“萬用細(xì)胞”。在特定條件下，它可以分化成不同的功能細(xì)胞，形成多種組織和器官。因此人們期望能夠用干細(xì)胞來修復(fù)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(xì)胞的利用

生物技術(shù)與人類健康9.4生物技術(shù)與生物療法用干細(xì)胞生物工程治療疾病的最顯著特點(diǎn)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(jié)合，還可以治療眾多遺傳性疾病。

生物技術(shù)與人類健康9.4.2干細(xì)胞的利用從總體上說，干細(xì)胞研究還處于起步階段，其成為研究熱點(diǎn)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(xì)胞，但要誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞定向分化，還是一件很困難的事。不過這項(xiàng)研究所蘊(yùn)藏著的巨大的應(yīng)用前景不能不令人心動(dòng)。

生物技術(shù)與人類健康9.4.2干細(xì)胞的利用

最早提出HGP這一設(shè)想的是美國生物學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)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(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)：人類基因組的全序列分析”的短文，提出包括癌癥在內(nèi)的人類疾病的發(fā)生都與基因直接或間接有關(guān)，呼吁科學(xué)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(jì)劃可以與征服宇宙的計(jì)劃相媲美，我們也應(yīng)該以征服宇宙的氣魄來進(jìn)行這一工作。9.5.1HGP產(chǎn)生的背景9.5人類基因組計(jì)劃（HGP）

生物技術(shù)與人類健康9生物技術(shù)與人類健康HGP的最終任務(wù)是要破譯人體遺傳物質(zhì)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(zhuǎn)錄圖。前三張圖實(shí)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(zhì)。9.5.2HGP的任務(wù)

生物技術(shù)與人類健康9.5人類基因組計(jì)劃

第一個(gè)五年技術(shù)上改進(jìn)5～10倍（1991～1995） 作圖完成50%

測(cè)定核苷酸順序1%

第二個(gè)五年技術(shù)上改進(jìn)5～10倍（1996～2000）作圖完成100%

測(cè)定核苷酸順序10%

第三年五年測(cè)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(shù)與人類健康9.5.2HGP的任務(wù)年度目標(biāo)2000年6月26日，人類基因組草圖已經(jīng)基本完成（測(cè)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(jì)劃及美國Celera公司聯(lián)合宣布對(duì)人類基因組的初步分析結(jié)果；9.5.3HGP的研究進(jìn)展

生物技術(shù)與人類健康9.5人類基因組計(jì)劃2003年4月15日,美、英、德、日、法、中6個(gè)國家共同宣布人類基因組序列圖完成，

人類基因組計(jì)劃的所有目標(biāo)全部實(shí)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(cè)序工作基本完成并公布了該染色體的基因草圖。

生物技術(shù)與人類健康9.5.3HGP的研究進(jìn)展人類基因組有31.6億個(gè)核苷酸，3萬～4萬個(gè)結(jié)構(gòu)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(fù)序列。人類基因組計(jì)劃的主要成果

生物技術(shù)與人類健康9.5.3HGP的研究進(jìn)展將大大加速醫(yī)學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)研究的發(fā)展。在人類的疾病治療和預(yù)防方面也將做出特殊的貢獻(xiàn)。HGP項(xiàng)目的啟動(dòng)已經(jīng)不僅僅局限于人類的基因組，它的影響還包括對(duì)一些模式生物的基因組的研究。9.5.4HGP對(duì)醫(yī)學(xué)發(fā)展的影響

生物技術(shù)與人類健康9.5人類基因組計(jì)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(chǎng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)之戰(zhàn)。我國是基因資源大國，資源特別豐富，應(yīng)盡力加以保護(hù)，避免流失。9.5.5基因資源的保護(hù)

生物技術(shù)與人類健康9.5人類基因組計(jì)劃我國的HGP計(jì)劃于1994年啟動(dòng)，由國家科學(xué)基金會(huì)、國家高技術(shù)計(jì)劃（863）和國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃（973）共同資助。

生物技術(shù)與人類健康9.5人類基因組計(jì)劃9.5.6我國的HGP計(jì)劃我國HGP沒有走國際基因組計(jì)劃的全基因組或整條染色體作圖、測(cè)序的路線，而是根據(jù)我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和基因資源優(yōu)勢(shì)的特點(diǎn)，主要在兩個(gè)方面開展工作——基因組多樣性和疾病基因識(shí)別，并圍繞這兩個(gè)方面引進(jìn)基因研究新技術(shù)。