杜兴肌营养不良(Duchenne muscular dystrophy,DMD)是最常见的致死的遗传性肌肉失调症,研究表明此病产生于肌细胞增强蛋白基因的隐性突变。2000年十二月匹兹堡大学的中国大陆留美学者王冰博士等人在著名杂志《美国科学院研究进展》(PNAS)公布了在此疾病基因治疗方面的最新研究成果。他们筛选到两个细胞增强蛋白的“微型基因”,使用腺相关病毒载体介导入DMD症的模式小鼠中,外源基因在大部分肌纤维中稳定、高效地表达,发现在肌细胞膜上存在肌细胞增强蛋白和其相关蛋白的复合物。令人可喜的是,DMD症小鼠的肌纤维显示正常的形态学、组织化学结构。此项成果引起新闻界、科学界等的普遍称赞与关注。另一个令人兴奋的采用AADV载体的基因治疗事例是斯坦福大学的Mark Kay研究小组和费城儿童医院的Katherine High(女)研究小组分别独立地采纳AADV载体将血凝因子IX导入进患有血友病B的病人中。试验证明是有效的,患者显示有病症减轻的迹象。
4 单纯疱疹病毒载体:1型单纯疱疹病毒(HSV-1)属于人嗜神经病毒,可在神经元细胞内建立潜伏感染。基于此原因,研究人员希望把HSV-1改造成为可定向导入神经系统的载体。1型单纯疱疹病毒基因组为152kb的线性双链DNA分子,已鉴定了80个以上的基因,其中一半左右为非必需基因。野生型病毒感染神经元细胞后,通常处于潜伏感染状态,即其基因组以附加体的形式位于细胞核内,且不被人体免疫系统所识别。潜伏期可持续终生。当受到生理或周围神经损伤等刺激后,潜伏的人单纯疱疹病毒可被激活,而进入裂解性感染期。HSV-1可被改造成两类载体:一是扩增子载体(amplicon)。即仅把HSV的复制起点和包装信号序列插入到细菌质粒中。当其转染至包装细胞,用HSV辅助病毒超感染,便可获得含有扩增子的假病毒。另一类为重组1型单纯疱疹病毒。即删除了与复制相关及非必需基因,以减少细胞毒性,可用于宿主神经元细胞中长期表达外源治疗基因。但如果宿主神经元已经潜伏了野生型单纯疱疹病毒,这就很可能重新激活病毒而进入裂解期。基于此哈佛大学的姚丰博士利用病毒自身的“反式主要负调节物”(trans-dominant negative)而构建了一个既可抑制自身病毒复制,又可抑制野生型病毒复制的重组病毒。此病毒可以作为新型、安全性单纯疱疹病毒载体,用于临床实验的研究。HSV载体不仅感染神经元细胞,亦可感染非神经元细胞如上皮细胞,目前HSV载体已用于恶性间皮瘤、帕金森症等疾病的治疗研究中。
三 非病毒载体
虽然病毒载体作为基因传递的工具广泛地采纳,但它们仍存在着不少的局限性:病毒性载体均可以诱导机体产生某种程度的免疫反应;存在着插入突变等致瘤、致毒的风险;载体容量有限;制备滴度不高等。而非病毒载体则具有无传染性、不限制载体容量;可大量制备等优点而受到许多研究人员和临床医生的亲睐。目前应用的非病毒DNA转移方法有四种:1)裸DNA 2)脂质体 3)多聚物(polyplex) 4) 分子耦联体(molecular conjugates)
裸DNA即把携带外源基因的质粒直接注射或通过基因枪导入到组织细胞中,此方法主要应用于DNA疫苗(外源基因为病原体的有功能的基因片段),可激发机体的细胞免疫和体液免疫。脂质体是由脂双分子层组成的颗粒,可介导基因穿过细胞膜。最常用的脂质体为阳离子脂质体,主要由带正电荷的脂类和中性辅助脂类等摩尔混合。阳性电荷的脂质体与带阴性电荷的DNA之间可以有效地形成复合物,通过内吞作用此复合物可进入细胞中。多聚物即利用阳离子多聚体如多聚左旋赖氨酸上的正电荷与DNA上的负电荷结合发生电性中和瓜,而形成稳定的多聚物/DNA复合物。复合物仍带正电荷,可与细胞表面带负电荷的受体结合,而被摄入到细胞中。
分子耦联体是外源DNA通过某种方式共价结合到细胞表面特异受体的配基或单克隆抗体或病毒胞膜蛋白等,利用特异的结合特性而介导外源基因导入到某一类型的细胞中。以上几种方法在临床试验和基础研究应用颇多。目前所知的临床研究方案中,脂质体是除反转录病毒载体以外,应用最多的基因传递方法(>20%)。特别在肿瘤、囊性纤维化等疾症的治疗中应用较多。目前,此类载体最主要的问题是导入效率低。因为外源裸DNA或复合物在进入靶细胞后,DNA需要逃避内吞小泡、溶酶体及胞浆中核酸酶的降解与破坏,加之对其的一些物理化学性质仍不明了,研究人员仍需进一步努力,以解决基因治疗所面临的最棘手的基因导入系统的问题。 [生物秀实验频道 www.bbioo.com]


