基因治疗载体的研究进展
摘要:基因治疗已经开始用于肿瘤、癌症及各种遗传性疾病的治疗当中,临床效果已经开始显现,且应用前景广阔。基因治疗的关键是采用适宜的载体材料将外源基因传递至受体靶细胞中,本文总结了基因治疗中常用的病毒、非病毒载体,报道如下。
关键词:基因治疗病毒载体非病毒载体
基因疗法是经由各种载体将目的基因导入至特定的组织靶细胞中,并通过转录表达达到治病目的[1]。理想的基因载体应具有如下特点:在特异组织细胞中可有规律地、持续地进行外源基因表达;与细胞膜亲和性高、一定的靶向性及稳定性、安全、制备工艺简单。基因疗法的载体可分成病毒型及非病毒型载体,病毒型载体转染效率高,但导向性差、携带信息量低及潜在致瘤性等不足;非病毒型载体则毒性低,免疫原性低,但与组织细胞亲和力较低[2]。目前。本文就两种常用的基因治疗在体进行相关综述,报道如下。
1 病毒载体
1.1 逆转录病毒载体
逆转录病毒载体基因传递系统主要由两部分组成:一部分为应用外源基因代替病毒本身组成基因的逆转录病毒载体;另外一部分为在包装细胞的基因序列中整合了部分逆转录病毒基因。20世纪90年代,
世界上应用基因治疗的首例临床病例应用的就为逆转录病毒载体。截止目前,RV是在基因治疗临床试验中应用最为广泛的一种载体。其中,常用的是一种经moloney鼠白血病病毒(MMLV)修饰获得的RV载体。RV具有较多优点,如基因表达稳定持久、转染率高,但其转染只限于分裂期细胞,最大可携带8Kb外援基因,与宿主基因组随机整合可诱发基因突变,产生具有遗传特征的野生型病毒,故进一步完善。
1.2 腺病毒载体
腺病毒是一种DNA分子,为裸露的DNA病毒,载体容量需要小于7.5kb。腺病毒能够感染全部周期的癌变细胞,获得广泛采用。研究发现,E1区替代型腺病毒载体感染、表达率高、毒性低、制备工艺简便、可得到高滴度的纯化载体。鉴于重组腺病毒载体不会整合进入宿主基因组织,在体基因也以额外的形式存在于染色体以外,表达时间不持久,因此是IL-2肿瘤基因治疗中的较为合适的载体。
1.3 慢病毒载体
慢病毒是经由HIV21演变而来的一种RNA病毒,属于逆转录病毒亚类。染色体基因组中具有核苷酸定位信号序列,能高效地感染靶细胞,使得外源基因获得稳定表达。由于LV可感染非分裂、分裂细胞,传递较长的基因片段,经修饰的载体,能够诱导调控,宿主适应范围较广并可降低重组几率,因此能够起到高效整合、高效表达目的,成为备受关注的一种真核生物基因转染载体。
1.4 单纯疱疹病毒在体
单纯疱疹病毒属于双链DNA病毒,作为一种发展潜力巨大的基因载体,具有如下优点:(1)外源基因容量达40kb～50kb,是目前病毒载体中容量最大的一种;(2)嗜神经特性,可在神经组织中获得终生潜伏性感染,适用于各种严重的神经系统疾病,如老年性痴呆及帕金森氏病等;(3)滴度较高;(4)可转染分裂期细胞、非分裂期细胞。由于只是具有潜伏性感染特征,HSV载体可应用于需较长时间治疗的疾病。但HSV 用于肿瘤基因治疗,不适于要求具有高水平表达特征的基因传递。此外,HSV细胞毒性仍然较强,早期的基因剔除可显著降低HSV载体的毒性风险。
2 非病毒载体
2.1 多聚物
聚乙烯亚胺是至今设计最为成功的一种非病毒载体聚合物。主要分为线状、分枝状两种结构。每3个PEI原子中就会有1个胶基原子,生理环境下,能够发生质子化,使PEI带正电荷,且PEI具有较强的缓冲能力。基于其自身具有较强的内吞缓冲能力,无需溶酶体溶解剂即可显示出更为优良的基因转染效果。
2.2 脂质体
脂质体载体是用人工合成的双层磷脂质,包装DNA,之后复合成为脂质体-DNA复合物。脂质体载体无毒性,亦无抗原性,脂质体包裹目的基因,使其避免遭到核酸酶的降解,且容量大,亦可联合其它种类的载体应用,并可经由静脉注射将靶基因导入目标部位,这些特点使得脂质体载体更容易应用于临床。
2.3 裸露DNA
裸露DNA基因疗法工艺简单,它由编码活性物质基因及载体质粒两部分组成。自从有报道[3]骨骼肌内注射一定量的裸露DNA可达到基因转移治疗的效果以后,又陆续出现了皮肤、心肌、肝脏中采用注射裸露DNA实现基因转移及表达的报道[4]。作为基因载体,裸露DNA可利用细菌大量生产廉价质粒;但其缺点是稳定性较差,转染率低。
2.4 壳聚糖载体系统
壳聚糖载体是近年来新兴起来的一种转染试剂,可被组织降解并,不会造成蓄积及对组织产生毒性。有研究认为对壳聚糖侧链进行修饰后,可提高转染率。已有提高壳聚糖载体系统转染率的相关报道,但壳聚糖非病毒载体转染率仍旧较低,需进一步的研究。
3 展望
自从世界上首例应用逆转录病毒载体治疗遗传性疾病以来,基因治疗的载体种类开发得到长足发展,进一步寻找高效、安全、简便的基因载体仍然任重而道远。
病毒的免疫反应是制约病毒载体基因治疗的关键,需构建出更合适的病毒载体,降低免疫原反应并保持介导效率;而对于非病毒载体,其关键是提高导入效率,并保证基因表达的连续性。随着载体、转移系统的完善,基因治疗将会加速发展,必将在癌症、心血管慢性疾病及各种遗传性疾病的治疗中发挥重要作用。
参考文献
[1] Ivana Dostalova,Marie Kunesova, Jaroslava Duskova,et al.Adipose tissue resistin levels in patients with anorexia nervosa[J].Nutrition,2006;22(10):977～983.
[2] Xiao-Qiao Dong,Yue-Yu Hu,Wen-Hua Yu,et al.High concentrations of resistin in the peripheral blood of patients with acute basal ganglia hemorrhage are associated with poor outcome[J].Journal of Critical Care,2009,17(2):673～674
[3] Elisabeth A.Bostrm,Andrej Tarkowski,Maria Bokarewa.Resistin is stored in neutrophil granules being released upon challenge with
