3)辅助元件
包括病毒复制和包装所必需的所有反式作用元件。这些元件一般包括病毒基因转录调控基因、病毒DNA合成和包装所需的各种酶类的基因、病毒的外壳蛋白基因等。辅助元件的表现形式可以多种多样。常用的形式有:
①辅助质粒(helperplasmid),如用于产生重组腺病毒的质粒JM17,用于重组AAV包装的辅助质粒pAAV/Ad(RollingFandSamulskiJ1995)等;
②辅助病毒(helpervirus),如用于HSV扩增子载体包装的辅助病毒HSV1tsK株;
③包装细胞系如用于反转录病毒载体包装的PA317细胞。
这些表现形式之间可以相互转化或合并。例如,辅助病毒可以转化为辅助质粒:传统的AAV载体生产系统常用腺病毒作为辅助病毒。研究发现,并非腺病毒的所有基因对AAV病毒的产生都是必需的,只需要腺病毒E1a,E1b,E2a,E4和VARNA5种基因就行了。因此,将这5种基因置于同一个质粒中,构建成的这种新的辅助质粒就完全可以替代原来的辅助病毒,不但提高了包装效率,而且避免了产品中腺病毒污染的问题。
2、非病毒载体及其导入系统
非病毒载体导入系统的载体部分一般是指质粒DNA,也可以是无载体的核酸,如反义寡核苷酸、Ribozyme、siRNA等。而非病毒载体系统的研究重点和热点更多放在了对其导入系统的组成和工艺方法的探索和发展上。
对于用于基因治疗和DNA疫苗的质粒DNA载体构建的研究进展主要包括以下方面:
1)将氨卞青霉素抗性基因改为卡那霉素抗性基因。
2)关注CpG岛的免疫学作用。
3)同源重组序列或重组酶介导的重组识别序列(如cre/loxP系统)的引入,使载体具有特异位点整合的特点; 4)其他哺乳动物细胞元件的引入,如基因组复制起点、IR、S/MAR用来增加质粒DNA在哺乳动物细胞内的复制和传代的稳定性。
5)尽量去除质粒DNA中不必要的序列。事实上,如果能让哺乳动物细胞象细菌一样扩增质粒DNA(准确地称为episomeDNA),我们就会完全放弃细菌质粒的骨架部分。
可以用于构建非病毒载体导入系统的物质包括脂类、多糖、多肽或蛋白质、多聚组氨酸或多聚赖氨酸、多价阳离子化合物、类固醇等。研究者们用这些物质不同的组合和配比来构建能包裹于载体DNA或其它核酸物质的“人工外壳”。常见的成分较为单一的非病毒载体导入系统有脂质体、壳聚糖、多价阳离子聚合物如PEI、多聚赖氨酸或组氨酸。更多的是多种成分的复合物,如用多聚阳离子化合物聚集载体DNA;模拟细胞膜的结构成分构成脂质体骨架;加上靶向性多肽以实现导入的靶向性;加入一些病毒来源的多肽如仙台病毒的F蛋白以帮助脂质体与细胞膜融合;加入流感病毒HA蛋白的一个肽段以帮助载体从内吞体中释放等。还有些研究者人工设计含有多个功能域的蛋白,使之既能结合载体DNA,又能折叠成病毒样颗粒(VLP)将载体DNA包裹于其中。许多具有生物相容性的化学合成材料也大有作为。
除了对形成“人工外壳”的各种材料进行研究外,对形成外壳的工艺研究也是非病毒载体导入系统研究的重点之一,与药物的制剂研究有相似之处。研究者们希望能获得稳定的、大小均一的纳米级颗粒,并且能将载体DNA完全包封在里面。目前非病毒载体导入系统在转导效率、颗粒均一性、稳定性等方面仍不太理想,因此限制了其进入临床试验的进度。
四、我国基因治疗产业化需要解决的主要问题
随着人类对自身以及疾病与基因的关系认识的不断深入,基因治疗将越来越成为现实的要求。人们相信,基因治疗最终将发展成为一种有效治疗疾病尤其是某些难治性疾病的新药或方法。2004年世界上第一个基因治疗药物腺病毒-P53在我国批准上市,标志着基因治疗的产业化时代已经开始。
另一方面,DNA疫苗和病毒载体疫苗的发展迅速,尤其是在病毒性疾病如HIV和WNV(WestNileVirus,西尼罗河病毒)等疫苗方面。这类疫苗的生产工艺和质量标准与基因治疗药物是类似的。因此基因治疗药物和载体疫苗的研发将有相互促进作用。
我国基因治疗研究与国际上几乎同时起步。然而,经过十几年的发展,我们发现在许多方面已经明显落后了。主要表现在以下几个方面:
1、对基因治疗核心技术基因导入系统的研究力量投入不足。十几年来,国外的基因载体经历了从第一代到第二代、第三代甚至第四代的不断发展和改进。我国自主研制的基因载体系统非常少。
2、对核心技术和材料的知识产权保护不足,国际专利极少,专利的质量堪忧。国外在研发过程中围绕基因元件、载体技术和治疗方案形成了的层层知识产权保护。基因治疗药物还没有上市(除了我国最近批准的Ad-p53),知识产权的竞争已经悄然展开,用“游戏规则”在未来市场上抢占先机。


