基因治疗
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基因治疗的原理及应用基因治疗是利用基因工程技术来修复或替代患者体内缺陷或异常基因的一种创新治疗方法。
它的原理是将正常的基因序列引入患者的细胞中,以修复或取代有缺陷的基因,从而恢复正常的生物功能。
基因治疗被广泛应用于多种疾病的治疗,包括遗传性疾病、癌症、心血管疾病等。
基因治疗的原理可以分为三个主要步骤:基因传递、基因表达和疗效评估。
基因传递是将正常的基因送入患者的细胞中的过程。
这通常通过载体来实现,例如病毒载体或非病毒载体。
病毒载体具有高效传递基因的能力,常用的病毒载体包括腺病毒、逆转录病毒和腺相关病毒。
非病毒载体则是通过物理或化学方法来将基因引入细胞内。
基因表达是指患者的细胞对引入的正常基因进行转录和翻译,从而产生所需的蛋白质。
在此过程中,传递的基因在细胞内被识别并转录成相应的mRNA。
然后,mRNA将被翻译成特定的蛋白质,以实现患者体内的缺陷修复或功能恢复。
疗效评估是基因治疗的关键步骤之一,它用于确定治疗效果和安全性。
通过对患者的检测和评估,我们可以了解基因治疗是否达到预期的效果,并了解是否有不良反应或副作用。
常用的疗效评估方法包括临床症状观察、血液检测和影像学检查等。
基因治疗已经被广泛应用于多种疾病的治疗。
其中,最典型的应用领域之一是遗传性疾病的治疗。
遗传性疾病是由存在缺陷基因导致的,无法通过常规疗法治愈。
基因治疗通过提供正常的基因,可以修复或替代患者体内的缺陷基因,从而纠正疾病的根源。
例如,遗传性免疫缺陷病、囊性纤维化等疾病都已经通过基因治疗取得了一定的治疗效果。
另一个重要的应用领域是癌症治疗。
基因治疗可通过引入抗癌基因或靶向治疗基因,来增强患者体内的抗癌能力或减少肿瘤的生长。
例如,通过植入编码抑癌蛋白的基因来增加免疫细胞攻击癌细胞的能力,或通过植入靶向治疗基因来阻断癌细胞的增殖等。
此外,基因治疗在心血管疾病的治疗中也有很大应用潜力。
例如,可以通过基因治疗来促进心肌再生,修复心肌缺损,改善心脏功能。
基因治疗的例子基因治疗是一种利用基因工程技术来治疗疾病的方法。
它通过将正常的基因导入患者的体内,修复或替代缺陷基因,从而达到治疗疾病的目的。
以下是基因治疗的十个例子:1. 囊性纤维化治疗:囊性纤维化是一种常见的遗传性疾病,基因治疗可以通过将正常的CFTR基因导入患者体内来修复缺陷基因,从而恢复肺部和胰腺的正常功能。
2. 血友病治疗:血友病是一种由于凝血因子缺乏导致的出血性疾病,基因治疗可以通过导入正常的凝血因子基因来恢复凝血功能,从而治疗血友病。
3. 巨细胞病毒感染治疗:巨细胞病毒感染是一种常见的病毒感染,基因治疗可以通过导入抗病毒基因来增强机体对巨细胞病毒的抵抗能力,从而治疗感染。
4. 癌症治疗:基因治疗在癌症治疗中有广泛的应用。
例如,通过导入抑制癌细胞生长的基因,可以抑制癌细胞的增殖,达到治疗癌症的效果。
5. 心血管疾病治疗:基因治疗可以通过导入修复心脏血管的基因来治疗心血管疾病。
例如,通过导入血管生成因子基因,可以促进新血管的生成,改善心脏供血情况。
6. 免疫缺陷病治疗:免疫缺陷病是一类免疫系统功能异常的疾病,基因治疗可以通过导入正常的免疫相关基因来增强免疫功能,从而治疗免疫缺陷病。
7. 遗传性视网膜病治疗:遗传性视网膜病是一类导致视网膜退化的疾病,基因治疗可以通过导入修复视网膜功能的基因来治疗视网膜病,恢复视力。
8. 先天性免疫缺陷病治疗:先天性免疫缺陷病是一类由于先天基因缺陷导致的免疫系统功能异常的疾病,基因治疗可以通过导入正常的免疫相关基因来修复免疫功能,从而治疗先天性免疫缺陷病。
9. 神经退行性疾病治疗:神经退行性疾病是一类由于神经细胞退化导致的疾病,基因治疗可以通过导入促进神经细胞生长和修复的基因来治疗神经退行性疾病,延缓疾病进展。
10. 遗传性代谢病治疗:遗传性代谢病是一类由于代谢酶缺乏或功能异常导致的疾病,基因治疗可以通过导入正常的代谢酶基因来修复代谢功能,从而治疗遗传性代谢病。
基因治疗的基本原理与应用引言:基因治疗是一种革命性的生物医学技术,通过改变患者体内的基因来治疗疾病。
基因治疗的基本原理是通过将外源基因引入患者体内,恢复或修复缺陷基因的功能,以实现治疗目的。
本文将介绍基因治疗的基本原理和目前的应用。
一、基因治疗的基本原理1. 基因治疗的分类基因治疗可以分为基因替代治疗、基因修饰治疗和基因抑制治疗三种类型。
基因替代治疗通过将正常基因导入患者体内来代替缺陷基因的功能。
基因修饰治疗则通过修正缺陷基因,使其恢复正常功能。
基因抑制治疗则通过抑制异常基因的表达来达到治疗效果。
2. 基因治疗的传递方式基因治疗通常使用载体来传递外源基因。
目前常用的载体包括病毒载体和非病毒载体。
病毒载体可以有效地将基因导入患者体内的细胞,例如腺病毒和适用于大规模基因治疗的载体如腺相关病毒。
非病毒载体则通过物理或化学方法将基因导入细胞内。
3. 基因治疗的关键步骤基因治疗包括基因传递、基因表达和基因功能修复三个关键步骤。
基因传递是指将外源基因引入患者体内的过程,基因表达则是通过激活正常基因的表达,产生有效的蛋白质,最后基因功能修复是指修复或恢复缺陷基因的功能。
二、基因治疗的应用1. 单基因病的治疗基因治疗在单基因病治疗中显示出巨大潜力。
例如,囊性纤维化是一种由于CFTR基因突变导致的常见遗传性疾病。
研究表明通过基因替代治疗可以导入正常的CFTR基因,并纠正患者体内的缺陷。
2. 癌症治疗基因治疗对于癌症治疗也有重要意义。
例如,切尔基特淋巴瘤是一种由于B细胞淋巴瘤患者B细胞表面CD20表达增加导致的一种恶性肿瘤。
基因治疗可以通过导入编码CD20抗体的基因来增强人体免疫系统对癌细胞的清除能力。
3. 遗传性疾病的治疗基因治疗还可以应用于遗传性疾病的治疗。
例如,无色素性眼底病(Leber型遗传性视神经病变)是一种导致视网膜细胞发生病变和变性的遗传性疾病。
通过基因替代治疗,患者可以获得正常的视网膜细胞,从而恢复正常的视力。
基因治疗的前景基因治疗是一种新兴的医学技术,利用基因工程的方法修复患者体内的病因性基因缺陷,以实现疾病的治疗和预防。
随着生命科学和基因学领域的不断发展,基因治疗被认为是未来医学的新希望。
一、基因治疗的原理基因治疗主要通过植入或修复特定的基因,以纠正或修复病因性的基因缺陷。
具体而言,基因治疗常分为三种类型:基因替换、基因静默和基因编辑。
基因替换是指植入正常的基因,以代替患者体内存在缺陷的基因。
基因静默则是通过静默或抑制有害基因的表达,以减少或消除其对身体的伤害。
而基因编辑则是通过矫正或修复特定基因上的突变,以恢复正常功能。
二、基因治疗在临床疾病治疗中的应用1. 遗传性疾病:基因治疗在遗传性疾病的治疗中有着广泛的应用前景。
例如,囊性纤维化治疗中,基因治疗可以通过植入正常的囊性纤维化跨膜传导调节基因,以恢复正常的氯离子通道功能。
类似地,基因治疗还可以用于其他遗传性疾病的治疗,如血友病、先天性免疫缺陷等。
2. 癌症治疗:基因治疗在癌症治疗中也展现出巨大的潜力。
通过植入可以特异性杀灭癌细胞的基因,基因治疗可以使肿瘤细胞对抗癌药物产生耐药性的机制降低,提高疗效,减少化疗的不良副作用。
此外,基因治疗还可以通过激活患者自身的免疫系统,对抗癌细胞的侵袭。
3. 心脑血管疾病:基因治疗在心脑血管疾病治疗中也具有重要的应用前景。
例如,在缺血性心脏病治疗中,基因治疗可以通过植入促进新血管生长的基因,促进冠心病患者心肌的再生和修复。
此外,基因治疗还可以用于中风等脑血管疾病的治疗,以促进患者神经功能的恢复。
三、基因治疗面临的挑战和风险尽管基因治疗具有广阔的应用前景,但在实际应用中仍然面临许多挑战和风险。
首先,基因治疗技术的安全性是一个重要问题。
尽管已经取得了一些成功,但目前任然存在着潜在的副作用和风险。
其次,基因治疗的成本仍然较高,无法普及到广大人群。
此外,基因治疗在技术上也面临一系列挑战,如基因传递载体的选择、基因的准确传递和基因编辑技术的精确性等。
基因治疗的应用范围和适用疾病基因治疗是利用基因工程技术来修复、替换或调节人体基因,以治疗疾病的一种新型治疗方法。
它可以通过修改人体细胞或细胞内的基因,来改变细胞的功能,从而达到治疗疾病的目的。
基因治疗具有独特的优势和应用前景,已经在一些疾病的治疗中取得了显著的效果。
本文将介绍基因治疗的应用范围和适用疾病。
基因治疗的应用范围非常广泛,几乎覆盖了所有可能的疾病类型。
它可以治疗单基因遗传病、肿瘤、心血管疾病、神经系统疾病、免疫系统疾病等多种疾病。
首先,基因治疗在单基因遗传病的治疗中展示了巨大的潜力。
单基因遗传病是由单一基因突变引起的疾病,如囊性纤维化、血友病、遗传性视网膜病变等。
利用基因治疗可以通过对遗传缺陷基因的修复或替代,来纠正或恢复受影响的功能,从而治疗疾病。
例如,通过将正常基因导入囊性纤维化患者的呼吸道上皮细胞,可以恢复囊性纤维化患者的氯离子通道的功能,从而改善患者的症状。
其次,基因治疗在肿瘤治疗中也显示出了巨大的潜力。
肿瘤是由基因突变引起的一类疾病,而基因治疗可以通过介导抗肿瘤基因的表达,增强免疫系统对肿瘤的识别和杀伤,或者抑制肿瘤生长和扩散等机制,来抑制肿瘤的发展。
目前,基因治疗已经成功应用于多种肿瘤的治疗,例如,通过激活肿瘤抑制基因P53的表达,来抑制肿瘤的生长和扩散。
此外,基因治疗在治疗心血管疾病方面也具有潜在的应用价值。
心血管疾病是指心脏或血管系统的疾病,如冠心病、心力衰竭等。
基因治疗可以通过引入特定基因来改变心脏肌肉细胞的功能,改善心脏的收缩和舒张功能,从而治疗心血管疾病。
例如,通过基因治疗可以提高心脏肌肉细胞中肾素-血管紧张素系统的抑制剂的水平,从而降低血压,改善冠心病的症状。
基因治疗在神经系统疾病的治疗中也显示出了很大的潜力。
神经系统疾病是指影响中枢神经系统或周围神经系统功能的疾病,如帕金森病、阿尔茨海默病等。
利用基因治疗可以通过向受损的神经细胞中导入特定基因,来恢复神经细胞的功能,改善疾病的症状。
基因治疗技术名词解释基因治疗是一种治疗遗传性疾病和某些慢性疾病的新兴领域,利用基因工程技术来修复、替换或调节患者体内缺陷基因的技术。
以下是一些与基因治疗相关的名词解释:1.缺陷基因修复(Gene editing):利用一系列技术,如CRISPR-Cas9系统,有针对性地修改患者的缺陷基因,使其达到正常功能或抑制其异常功能。
2.基因传递(Gene delivery):将包含目标基因的载体,如病毒载体或naked DNA,传递或导入到患者的细胞中,以实现基因治疗。
这些载体可以有效地将目标基因引导入患者细胞内,并在细胞内表达相应的基因产物。
3.病毒载体(Viral vector):一种用于传递目标基因至人体细胞的病毒。
病毒带有一小部分的基因组,并被重组为携带和表达目标基因。
常用的病毒载体包括腺病毒、逆转录病毒等。
4.基因治疗向量(Gene therapy vector):用于基因治疗的载体,可以辅助目标基因的传递和表达,以实现治疗效果。
5.基因治疗疗法(Gene therapy approach):指基于不同基因治疗技术的治疗方法,包括基因替代疗法、基因靶向疗法、基因表达调节疗法等。
这些疗法在修复或调节缺陷基因方面各具特点,可根据不同疾病的特点选择合适的治疗方案。
6.基因输送系统(Gene delivery system):用于将载体及其载有的目标基因传递到患者体内的技术体系。
这些系统可以是在体外合成、纯化的基因携带体,也可以是专门设计的药剂或设备,用于将基因治疗载体引导到患者的特定组织或细胞中。
需要注意的是,尽管基因治疗技术在许多领域都取得了进展,但其安全性和有效性仍然需要进一步研究和验证。
此外,基因治疗技术的应用范围和限制也需要深入了解,并结合个体化医疗的原则来制定治疗方案。
基因治疗的方法介绍基因治疗是一种利用基因工程技术来治疗疾病的方法。
它通过对人体细胞的基因进行修复、替换或添加等操作,以恢复正常的基因功能,从而治愈或改善疾病。
基因治疗可以针对遗传性疾病、癌症、免疫疾病等多种疾病进行治疗,具有巨大的潜力和广阔的发展前景。
基因治疗的方法基因治疗的方法主要包括以下几种:1. 基因替换治疗基因替换治疗是指通过将正常的基因引入患者体内,取代患者体内缺陷或异常的基因,从而恢复正常的基因功能。
这种方法适用于由单个基因突变引起的遗传性疾病,如囊性纤维化、遗传性失聪等。
常用的基因替换治疗方法包括载体介导的基因传递、病毒介导的基因传递和基因转染等。
2. 基因修复治疗基因修复治疗是指通过修复患者体内存在的缺陷或异常的基因,从而恢复其正常的功能。
这种方法适用于一些基因突变导致的遗传性疾病,如血友病、遗传性肌营养不良等。
常用的基因修复治疗方法包括基因编辑技术、外源DNA重组和辅助核酸干扰等。
3. 基因抑制治疗基因抑制治疗是指通过抑制患者体内存在的异常基因的表达或功能,从而达到治疗效果。
这种方法适用于一些由基因突变引起的疾病,如某些癌症、免疫疾病等。
常用的基因抑制治疗方法包括RNA干扰技术、核酸酶技术和抗体介导的基因抑制等。
基因治疗的优势和挑战基因治疗具有许多优势,但同时也面临一些挑战。
优势•高效性:基因治疗可以直接干预患者体内的基因,并实现基因修复或替换。
相比传统的药物治疗,基因治疗效果更加显著。
•治愈性:对于一些遗传性疾病而言,基因治疗可以从根本上治愈患者,而不仅仅是缓解疾病症状。
•个体化:基因治疗可以根据患者的具体基因情况进行定制化治疗,提高治疗效果。
挑战•安全性:基因治疗涉及到对人体基因的直接操作,在安全性方面存在一定的风险,如潜在的基因突变、免疫反应等。
•有效性:目前基因治疗的有效性仍存在一定局限性,需要进一步提高技术水平和治疗效果。
•成本问题:基因治疗是一项高技术、高成本的治疗方法,其成本较高,普及面临一定的困难。
罕见病的基因治疗原理与方法罕见病是指发病率低于每20万人中1人的疾病,由于患者数量较少,研究和治疗的资源相对有限。
传统的治疗方法往往无法满足罕见病患者的需求,因此基因治疗成为了一种备受关注的新兴治疗方法。
本文将介绍罕见病的基因治疗原理与方法。
一、基因治疗的原理基因治疗是通过改变患者体内的基因表达来治疗疾病的一种方法。
它主要包括基因替代治疗、基因修饰治疗和基因靶向治疗三种方式。
1. 基因替代治疗基因替代治疗是指将正常的基因导入患者体内,以取代缺陷基因的功能。
这种治疗方法适用于由单一基因突变引起的罕见病。
通过将正常的基因导入患者体内,可以恢复缺陷基因的功能,从而达到治疗的效果。
2. 基因修饰治疗基因修饰治疗是指通过改变患者体内的基因表达水平来治疗疾病。
这种治疗方法适用于由基因表达异常引起的罕见病。
通过调节患者体内的基因表达水平,可以恢复正常的基因功能,从而达到治疗的效果。
3. 基因靶向治疗基因靶向治疗是指通过干扰特定基因的表达来治疗疾病。
这种治疗方法适用于由特定基因过度表达引起的罕见病。
通过干扰特定基因的表达,可以抑制其功能,从而达到治疗的效果。
二、基因治疗的方法基因治疗的方法主要包括基因传递载体的选择、基因传递途径的选择和基因治疗的监测与评估。
1. 基因传递载体的选择基因传递载体是将基因导入患者体内的工具,常见的基因传递载体包括病毒载体和非病毒载体。
病毒载体包括腺病毒、腺相关病毒和逆转录病毒等,它们具有高效的基因传递能力,但存在一定的安全性风险。
非病毒载体包括质粒、脂质体和聚合物等,它们相对安全,但基因传递效率较低。
在选择基因传递载体时,需要综合考虑其基因传递效率和安全性。
2. 基因传递途径的选择基因传递途径是指将基因导入患者体内的途径,常见的基因传递途径包括体内注射、体外转染和基因修饰细胞移植等。
体内注射是将基因直接注射到患者体内,适用于局部治疗。
体外转染是将基因导入患者体外的细胞中,再将这些细胞移植到患者体内,适用于全身治疗。
基因治疗名词解释基因治疗是一种通过修复、替代或调控患者体内的异常基因来治疗遗传性疾病的方法。
它是一种新兴的生物医学技术,具有重要的临床应用前景。
下面将对一些与基因治疗相关的重要名词进行解释。
1. 基因:基因是生物体内能够传递遗传信息的分子单位,由DNA或RNA组成,是遗传信息的基本单位。
基因决定了生物体的形态、功能和特性。
2. 基因治疗:基因治疗是一种通过修复或调控患者体内异常基因的方法来治疗遗传性疾病。
它可以通过向患者体内导入健康基因、修复异常基因或调控基因表达来达到治疗疾病的目的。
3. 基因修复:基因修复是一种通过修复患者体内异常基因序列的方法,使其恢复正常功能。
这可以通过使用DNA修复酶或基因修复向导RNA介导的修复等技术实现。
4. 基因替代:基因替代是一种通过向患者体内导入健康基因来取代异常基因的方法。
这可以通过使用载体(如病毒载体)将健康基因导入到患者体内,使其表达出正常的功能。
5. 基因调控:基因调控是一种通过调控基因的表达水平来治疗疾病的方法。
通过引入特定的调控基因或RNA干扰技术,可以增强或抑制特定基因的表达,达到治疗疾病的目的。
6. 基因传递系统:基因传递系统是一种将治疗性基因导入患者体内的载体系统。
它可以是病毒载体、非病毒载体或其他纳米粒子等。
这些载体可以保护基因免受外界环境的损害,并帮助基因在患者体内有效地传递和表达。
7. 基因编辑:基因编辑是一种通过精确修改基因序列来改变基因的功能的技术。
目前常用的基因编辑技术包括CRISPR-Cas9系统、TALEN和ZFN等。
这些技术可以精确地删除、插入或替换目标基因序列,从而实现对基因功能的精确调控。
8. 向量:向量是一种可以携带外源基因并将其导入患者体内的工具。
病毒载体是目前最常用的向量,它可以通过改造病毒基因组并将治疗性基因插入其中,然后将其注射到患者体内,实现基因导入和表达。
9. 转基因:转基因是指通过人为手段将外源基因导入到生物体内,并使其在生物体内表达。
基因治疗的原理与应用基因治疗是一种新兴的治疗方法,通过修复、替换或调节异常基因来治疗遗传性疾病和多种疾病。
它的原理是基于我们对人类基因组和遗传疾病的理解,利用基因技术的手段来调节和修复异常基因,从而恢复或增强人体的正常生理功能。
基因治疗的原理主要有三种:基因替代、基因修复和基因抑制。
基因替代是通过引入正常基因来代替患者体内的异常基因。
这种方法适用于单基因遗传疾病,例如囊性纤维化、遗传性视网膜病变等。
基因修复则是通过修复已经发生突变的基因,使其恢复正常功能。
这种方法适用于突变较小的基因,如血友病等。
基因抑制是通过抑制或降低异常基因的表达,从而减轻或阻断疾病的发展。
这种方法适用于一些难以直接替代或修复的基因异常,如癌症等。
基因治疗的应用范围极为广泛。
它可用于遗传性疾病的治疗,如肌营养不良症、囊性纤维化等。
除了遗传性疾病,基因治疗还可用于一些后天性疾病的治疗,如癌症、心血管疾病、神经系统疾病等。
基因治疗在癌症治疗中尤为重要,可以通过针对癌细胞的特异性基因治疗,精确地杀死癌细胞而不伤害正常细胞。
基因治疗的具体技术手段主要有基因转导、基因修饰和基因敲除。
基因转导是将正常基因导入患者的细胞中,使其表达并恢复正常功能。
常用的基因转导手段有病毒载体转导、基因转染等。
基因修饰是对已经存在的异常基因进行修改,使其恢复正常功能。
这一技术手段包括基因修复、基因剪切等。
基因敲除则是使用特定的蛋白质或RNA分子来抑制或破坏异常基因的表达,从而达到治疗效果。
然而,尽管基因治疗在理论上具备巨大的潜力,但其在临床应用中仍面临着一些挑战。
首先,基因治疗涉及到复杂的基因技术,技术难度和成本较高,限制了其在临床上的推广和应用。
其次,基因治疗的安全性和有效性需要进一步的研究和验证,以确保其在人体内的稳定性和治疗效果。
此外,基因治疗还需要考虑伦理和法律等诸多因素,以保证其应用的合规性和道德性。
尽管如此,基因治疗作为一种前沿的治疗方法,仍受到广泛的关注和研究。
基因治疗名词定义中文名称:基因治疗英文名称:gene therapy定义1:将正常基因导入造血干细胞或其他组织细胞,以纠正其特定的遗传性缺陷,从而达到治疗目的的方法。
应用学科:免疫学(一级学科);免疫病理、临床免疫(二级学科);肿瘤免疫(三级学科)定义2:在基因水平上治疗疾病的方法。
包括基因置换、基因修正、基因修饰、基因失活、引入新基因等。
应用学科:生物化学与分子生物学(一级学科);方法与技术(二级学科)定义3:在基因水平上治疗疾病的方法。
其手段包括基因置换、基因修正、基因修饰、基因失活、引入新基因等。
应用学科:细胞生物学(一级学科);细胞生物学技术(二级学科)定义4:将缺陷基因的野生型拷贝引入患者细胞内以治疗疾病的方法。
应用学科:遗传学(一级学科);经典遗传学(二级学科)基因治疗(gene therapy)是指将外源正常基因导入靶细胞,以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病,以达到治疗目的。
也就是将外源基因通过基因转移技术将其插入病人的适当的受体细胞中,使外源基因制造的产物能治疗某种疾病。
从广义说,基因治疗还可包括从DNA水平采取的治疗某些疾病的措施和新技术。
基本信息gene therapy遗传病的基因治疗(gene therapy)是指应用基因工程技术将正常基因引入患者细胞内,以纠正致病基因的缺陷而根治遗传病。
纠正的途径既可以是原位修复有缺陷的基因,也可以是用有功能的正常基因转入细胞基因组的某一部位,以替代缺陷基因来发挥作用。
基因是携带生物遗传信息的基本功能单位,是位于染色体上的一段特定序列。
将外源的基因导入生物细胞内必须借助一定的技术方法或载体,目前基因转移的方法分为生物学方法、物理方法和化学方法。
腺病毒载体是目前基因治疗最为常用的病毒载体之一。
基因治疗目前主要是治疗那些对人类健康威胁严重的疾病,包括:遗传病(如血友病、囊性纤维病、家庭性高胆固醇血症等)、恶性肿瘤、心血管疾病、感染性疾病(如艾滋病、类风湿等)。
基因治疗是将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用,从而达到治疗疾病目的的生物医学高技术。
基因治疗与常规治疗方法不同:一般意义上疾病的治疗针对的是因基因异常而导致的各种症状,而基因治疗针对的是疾病的根源--异常的基因本身。
基因治疗有二种形式:一是体细胞基因治疗,正在广泛使用;二是生殖细胞基因治疗,因能引起遗传改变而受到限制。
基因治疗的靶细胞主要分为两大类:体细胞和生殖细胞,目前开展的基因治疗只限于体细胞。
生殖细胞的基因治疗是将正常基因直接引入生殖细胞,以纠正缺陷基因。
这样,不仅可使遗传疾病在当代得到治疗,而且还能将新基因传给患者后代,使遗传病得到根治。
但生殖细胞的基因治疗涉及问题较多,技术也较复杂,因此,目前更多地是采用体细胞基因治疗。
体细胞应该是在体内能保持相当长的寿命或者具有分裂能力的细胞,这样才能使被转入的基因能有效地、长期地发挥“治疗”作用。
因此干细胞、前体细胞都是理想的转基因治疗靶细胞。
以目前的观点看,骨髓细胞是唯一满足以上标准的靶细胞,而骨髓的抽取,体外培养、再植入等所涉及的技术都已成熟;另一方面,骨髓细胞还构成了许多组织细胞(如单核巨噬细胞)的前体。
因此,不仅一些涉及血液系统的疾病如ADA缺乏症、珠蛋白生成障碍性贫血、镰状细胞贫血、CGD等以骨髓细胞作为靶细胞,而且一些非血液系统疾病如苯丙酮尿症、溶酶体储积病等也都以此作为靶细胞。
除了骨髓以外,肝细胞、神经细胞、内皮细胞、肌细胞也可作为靶细胞来研究或实施转基因治疗。
(1)生殖细胞基因治疗:生殖细胞基因治疗(germ cell gene therapy)是将正常基因转移到患者的生殖细胞(精细胞、卵细胞中早期胚胎)使其发育成正常个体,显然,这是理想的方法。
实际上,这种靶细胞的遗传修饰至今尚无实质性进展。
基因的这种转移一般只能用显微注射,然而效率不高,并且只适用排卵周期短而次数多的动物,这难适用于人类。
而在人类实行基因转移到生殖细胞,并世代遗传,又涉及伦理学问题。
因此,就人类而言,多不考虑生殖细胞的基因治疗途径。
(2)体细胞基因治疗:体细胞基因治疗(somatic cell gene therapy)是指将正常基因转移到体细胞,使之表达基因产物,以达到治疗目的。
这种方法的理想措施是将外源正常基因导入靶体细胞内染色体特定基因座位,用健康的基因确切地替换异常的基因,使其发挥治疗作用,同时还须减少随机插入引起新的基因突变的可能性。
对特定座位基因转移,还有很大困难。
体细胞基因治疗采用将基因转移到基因组上非特定座位,即随机整合。
只要该基因能有效地表达出其产物,便可达到治疗的目的。
这不是修复基因结构异常而是补偿异常基因的功能缺陷,这种策略易于获得成功。
基因治疗中作为受体细胞的体细胞,多采取离体的体细胞,先在体外接受导入的外源基因,在有效表达后,再输回到体内,这也就是间接基因治疗法。
体细胞基因治疗不必矫正所有的体细胞,因为每个体细胞都具有相同的染色体。
有些基因只在一种类型的体细胞中表达,因此,治疗只需集中到这类细胞上。
其次,某些疾病,只需少量基因产物即可改善症状,不需全部有关体细胞都充分表达。
概念狭义的概念指用具有正常功能的基因置换或增补患者体内有缺陷的基因,因而达到治疗疾病的目的。
广义的概念指把某些遗传物质转移到患者体内,使其在体内表达,最终达到治疗某种疾病的方法。
总体策略基因治疗策略1.基因治疗按基因操作方式分为两类,一类为基因修正(gene correction)和基因置换(gene replacement),即将缺陷基因的异常序列进行矫正,对缺陷基因精确地原位修复,不涉及基因组的其他任何改变。
通过同源重组(homologous recombination)即基因打靶(gene targetting)技术将外源正常的基因在特定的部位进行重组,从而使缺陷基因在原位特异性修复。
另一类为基因增强(gene augmentation)和基因失活(gene inactivation),是不去除异常基因,而通过导入外源基因使其表达正常产物,从而补偿缺陷基因等的功能;或特异封闭某些基因的翻译或转录,以达到抑制某些异常基因表达。
按靶细胞类型又可分为生殖细胞(germ-line cell)基因治疗和体细胞(somatic cell)基因治疗。
广义的生殖细胞基因治疗以精子,卵子和早期胚胎细胞作为治疗对象。
由于当前基因治疗技术还不成熟,以及涉及一系列伦理学问题,生殖细胞基因治疗仍属禁区。
在现有的条件下,基因治疗仅限于体细胞。
2.基因治疗药物的给药途径基因治疗有两种途径:即ex vivo及in vivo方式。
①ex vivo 途径:这是指将含外源基因的载体在体外导入人体自身或异体细胞(或异种细胞),经体外细胞扩增后,输回人体。
ex vivo基因转移途径比较经典、安全,而且效果较易控制,但是步骤多、技术复杂、难度大,不容易推广;②in vivo 途径:这是将外源基因装配于特定的真核细胞表达载体,直接导入体内。
这种载体可以是病毒型或非病毒性,甚至是裸DNA。
in vivo基因转移途径操作简便,容易推广,但目前尚未成熟,存在疗效持续时间短,免疫排斥及安全性等一系列问题。
(一)基因矫正纠正致病基因中的异常碱基,而正常部分予以保留。
(二)基因置换指用正常基因通过同源重组技术,原位替换致病基因,使细胞内的DNA 完全恢复正常状态。
(三)基因增补把正常基因导入体细胞,通过基因的非定点整合使其表达,以补偿缺陷基因的功能,或使原有基因的功能得到增强,但致病基因本身并未除去(四)基因失活将特定的反义核酸(反义RNA、反义DNA)和核酶导入细胞,在转录和翻译水平阻断某些基因的异常表达,而实现治疗的目的。
(五)“自杀基因”的应用在某些病毒或细菌中的某基因可产生一种酶,它可将原无细胞毒或低毒药物前体转化为细胞毒物质,将细胞本身杀死,此种基因称为“自杀基因”(六)免疫基因治疗免疫基因治疗是把产生抗病毒或肿瘤免疫力的对应与抗原决定族基因导入机体细胞,以达到治疗目的。
如细胞因子(cytokine)基因的导入和表达等。
(七)耐药基因治疗耐药基因治疗是在肿瘤治疗时,为提高机体耐受化疗药物的能力,把产生抗药物毒性的基因导入人体细胞,以使机体耐受更大剂量的化疗。
如向骨髓干细胞导入多药抗性基因中的mdr-1。
方法1.基因转移方法(1)特异正常基因的分离与克隆:应用重组DNA和分子克隆技术结合基因定位研究成果,已有不少基因并将会有更多人类基因被分离和克隆,这是基因治疗的前提,在当代分子生物技术条件下,一般来说,只要有基因探针和准确的基因定位,任何基因都可被克隆。
除此,现在既可人工合成DNA探针,还可用DNA合成仪在体外人工合成基因,这些都是在基因治疗前,分离克隆特异基因的有利条件。
(2)外源基因的转移:基因转移(gene transfer)是将外源基因导入细胞内,其转移方法较多,常用的要有下列几类:1)化学法:将正常基因DNA(及其拷贝)与带电荷物质和磷酸钙、DEAE-葡萄糖或与若干脂类混合,形成沉淀的DNA微细颗粒,直接倾入培养基中与细胞接触,由于钙离子有促进DNA 透过细胞有作用,某些化合物可扰乱细胞膜,故可将DNA输入细胞内,并整合于受体细胞的基因组中,在适当的条件下,整合基因得以表达,细胞亦可传代。
这种方法简单,但效率极低,一般1000-100000个细胞中只有一个细胞可结合导入的外源基因。
要达到治疗目的,就需要从病人获得大量所需的受体细胞。
当然,可以通过选择培养的方法来提高转化率。
2)物理法:包括电穿孔法和直接显微注射法。
①电穿孔法:电穿孔法(electroporotion)是将细胞置于高压脉冲电场中,通过电击使细胞产生可逆性的穿孔,周围基质中的DNA可渗进细胞,但有时也会使细胞受到严重损伤。
②显微注射法:显微注射(microinjection)是在显微镜直视下,向细胞核内直接注射外源基因,这种方法应是有效的。
但一次只能注射一个细胞,工作耗力费时。
此法用于生殖细胞时,有效率可达10%。
直接用于体细胞却很困难。
在动物实验中,应用这种方法将目的基因注入生殖细胞,使之表达而传代,这样的动物就称为转基因动物,目前成功使用得较多的是转基因小鼠(transgenic mice),它可作为繁殖大量后代的疾病动物模型。
③脂质体法:脂质体(liposome)法是应用人工脂质体包装外源基因,再与靶细胞融合,或直接注入病灶组织,使之表达。
3)同源重组法:同源重组(homologous recombination)是将外源基因定位导入受体细胞的染色体上,在该座位因有同源序列,通过单一或双交换,新基因片段替换有缺陷的片段,达到修正缺陷基因的目的。