基因治疗导入载体的研究进展

  • 格式:pdf
  • 大小:328.94 KB
  • 文档页数:5
Abstract: Gene therapy can cure malignantes and cardiovascular diseases.The key technology of gene therapy is to choose a suitable and efficient carrier to put the foreign genes into target cell receptor.The viral and non—viral vectors were reviewed in the paper.
Key words: Gene therapy Delivery carrier Viral vector Non-viral vector
基因治疗是指通过基因转移技术将外源正常 基因直接导入患者病变部位的靶细胞,通过控制 目的基因的表达,抑制、校正、替代或补偿缺陷或 异常基因,探索治疗基因缺陷所致的遗传病、免疫 缺陷或抑癌基因的失活所致的肿瘤等疾病的一种 新型医疗方法¨1。在基因治疗中,外源基因的导入 效率直接影响基因在体内的表达水平。目前,基因 治疗载体主要分为病毒载体和非病毒载体。病毒载 体转染效率高,靶向性强,但其包装能力小,易引起 免疫反应。非病毒载体毒性低,具有低免疫原性,但 转染效率低【21。 1 病毒载体 1.1 腺病毒栽体(adenovirus vectors)
·综述与专论·
生物技术通报
B10TECHNOLOGY BULLETIN
2010年第2期
基因治疗导入载体的研究进展
王巍杰 杨永强 徐长波
(河北理工大学化工与生物技术学院,唐山063009)
摘 要: 基因治疗在恶性肿瘤、癌症、遗传性疾病和心脑血管等疾病的治疗中开始应用。临床治疗效果明显。基因治疗 中的关键技术是选用合适的栽体将外源基因高效导入受体靶细胞,综述了基因治疗中病毒和非病毒栽体的研究进展。
收稿日期:2009.10.20 作者简介:王巍杰,女,副教授,硕士生导师,主要研究方向为药物分析和蛋白分离纯化;E-mail:weijiewang@yahoo.com.cn
万方数据
2010年第2期
王巍杰等:基因治疗导人载体的研究进展
39
的EPC大量增殖,且大部分分化为肝细胞,反映出 腺病毒载体较高的导入效率。 1.2 重组腺病毒载体(recombinant adenoviral veC.
优选不同复合物可以构建出新型非病毒载体。 Ta等。2纠用壳聚糖水凝胶介导抗癌基因到骨肉瘤的 靶向位点。同时,结合化学治疗,结果显示肿瘤细胞 的生长被抑制,且未发现明显副作用,这种生物可降 解的水凝胶技术能应用于抗癌基因非病毒载体的构 建。临床试验表明,经SB转座子改造后的T细胞 可用于B细胞淋巴瘤的治疗,但非病毒载体介导的 低转染效率限制了该研究的发展。Vandendriessche 等【2¨将非病毒载体与最新一代的“睡美人(SB)”转 座系统和PiggyBac(PB)转座子联合作为导人工具, 克服了非病毒载体在宿主细胞转染效率不高的缺 点。在老鼠模型中检测到大量且稳定的遗传标记, 并证明该复合载体可诱导多功能干细胞(iPS cells) 的生成,恢复正常造血功能,暗示载体的转染效率有 所提高。
阳离子壳聚糖纳米微粒具有低毒性、较强生物 适应性和生物降解能力,是极具潜力的基因、抗体或 药物导人载体。Malhotra等心川将三聚磷酸钠作为 交联剂,用离子凝胶法得到直径为20 nm的壳聚糖 纳米微粒,用作小干扰RNA(siRNA)的导入载体。 用壳聚糖的重量比率评定外源基因的装载效率,检 测到纳米复合物在小鼠脑神经瘤细胞(Neur02a)有
腺病毒作为基因表达载体的研究起源于20 世纪60年代初,当时病毒学家观察到腺病毒基因 组可与猴类病毒40基因组杂交,实质上是腺病毒 基因组可以承载异源性基因。腺病毒是一种双股 DNA病毒,病毒颗粒直径约60一90 am,呈20面 体立体对称。腺病毒的转录可分为早期和晚期两 个阶段,早期基因转录之后,产生4个早期基因的
研究显示,骨髓间质干细胞(MSC)可以迁移到 受伤组织,因其免疫性可使靶基因持久特异地植入 到靶向组织,慢病毒载体也可作为干细胞的导人载 体。Xiang等H引静脉注射MSC到带有辐射诱发纤 维素肉瘤(Rif-1fibrosarcoma)的老鼠体内,MSC被携 带有荧光素酶报告基因的慢病毒载体感染。用体内 成像系统(IVIS 200)和免疫印迹法(Western blot)检 测外源基因在老鼠体内的分布,检测到MSC有选择 性地转移到肿瘤部位,外源基因在皮下的纤维素肉 瘤移植体迅速表达,在肝脏、脾脏、结肠和肾脏等正 常器官中没有MSC的分布。进一步研究发现,FGF2/ FGFR传递路径在MSC定向转移到纤维肉瘤组织中 扮演着关键角色,通过体外联合培养和体内的肿瘤 细胞生长分析显示,在慢病毒载体介导的外源基因 表达中,MSC能诱导一氧化氮合酶的转移,进而抑 制Rif-1fibrosarcoma细胞的生长,证明慢病毒载体可 与MSC联合用于纤维素肉瘤或其他肿瘤疾病的 治疗。
Eto等”1将精氨酸八聚体(R8)、穿膜肽(Tat)和 富脯氨酸肽(proline—rich peptides)分别与腺病毒构 成复合载体。试验证明,腺病毒肽复合载体在无 CAR细胞中仍有较高的转染效率,巨胞饮作用使载 体得以顺利进入宿主细胞。进一步研究发现,Tat— Advs的导入高度依赖于宿主细胞表面的硫酸类肝素 含量,而R8.Advs却依赖于硫酸软骨素含量。Dirice 等¨1通过注射链脲佐菌素(STZ)构建大鼠糖尿病模 型,利用腺病毒载体介导TRAIL基因进入老鼠肾 脏。试验结果表明,只有用腺病毒载体导入TRAIL 基因的模型鼠能长时间维持正常的血糖浓度。Lan 等¨。利用腺病毒载体介导CTLA4Ig基因进入正常 老鼠肝脏的内皮祖细胞。一个月后这种人胚胎来源
效地诱导转基因的表达。此外,Morille等【24。将外源 DNA装入直径为109士6 nm的油脂胶囊(LNCs)中, 加入聚乙二醇(PEG)增加LNCs的稳定性,并将半 乳糖共价结合到PEG链以提高肝细胞唾液酸糖蛋 白受体的靶向活性,包有半乳糖F108的DNA-LNCs 的荧光素酶表达效率比未包F108的高18倍,显示 出较高的转染效率。 2.3其他非病毒裁体
为了提高载体的靶向性,Lei等¨川让有结合缺 陷的辛德毕斯病毒(Sindbis virus)糖蛋白发生特异 性突变,得到突变融合分子(FM)。抗.CD20抗体 (alphaCD20)和FM共同结合到慢病毒载体上,导人 到CD20表达细胞。发现特异性突变后的融合分子 靶向转移效率要比未突变的糖蛋白分子高8一17 倍,表明突变方法与慢病毒载体的结合可以提高靶 基因的导入效率。移植物对宿主的免疫反应一直制 约着转基因移植的发展,Scaife等【1驯将特异性的自 杀基因/前药系统结合到慢病毒载体上,可明显抑制 移植物抗宿主症(GVHD)的发生,提高转基因移植 的安全性。
表达盒,分别为E1、E2、E3和E4。后期基因由5 组mRNAs(L1一L5)组成,编码大部分的结构蛋 白,这些mRNAs均有共同的3个外显子,编译23 个前导肽,增强结构蛋白的翻译。腺病毒在体内 具有很高的转染率,超过300例临床试验证明了 腺病毒的基因转导效率,目前已有多个癌症试验 进入临床Ⅲ期阶段”1。
的治疗效果。 1.3 慢病毒裁体(1entiviral vectors)
慢病毒是以HIV—l为基础发展而来的RNA病 毒,为逆转录病毒的一个亚类,基因组中存在核定位 信号序列,能有效感染靶细胞,使外源基因稳定地表 达。由于慢病毒载体可以感染非分裂细胞和分裂细 胞,转移较大的基因片段,经过修饰的载体能诱导调 控,宿主范围广泛并降低了重组的机会,而且具有高 效整合、高效表达的特点,因此成为广为关注的真核 生物基因转移载体¨…。
tors) 重组腺病毒载体通常具有较低的免疫原性并能 产生持久的转基因表达,在近几年被广泛地应用¨-。 按生活周期不同,可分为复制缺陷型(replication—de— fective)和复制增殖型(replication—competent)两类。 辅助依赖型腺病毒(HDAd)缺乏所有腺病毒编 码序列,具有免疫原性低、安全、转移容量大等特 点一。。其介导的基因表达水平取决于载体上充当 填充者的非编码DNA种类,携带有真核非编码DNA 的转基因表达效率要比携带原核非编码DNA的高数 10倍。Ross等¨驯探究了该现象的机理,在转基因 和细菌DNA之间加一隔离物以解除对HDAd重组 原核DNA(HDAd.prok)载体的阻遏作用。发现非 编码真核DNA可抑制宿主染色质向转基因蔓延, 从而提高转基因表达效率,并且SplOOB/HMG和 Daxx会影响这种抑制作用。Jiang等…o构建了携 带有全长抗HER 2单链抗体基因序列的重组质粒 HD.TAb,载体为辅助依赖型腺病毒。用高效的重 组酶FLP在宿主细胞内切除辅助病毒的包装信 号,酶联免疫吸附试验(ELISA)和免疫印迹法 (Western blot)检测到HDAd介导的全序列抗体基 因可长时间表达。 条件增殖腺病毒(CRAd)是一类仅在分裂细胞 内特异增殖的新型重组腺病毒¨“,通过对腺病毒的 基因改造使其复制后具有肿瘤特异性,可裂解肿瘤 细胞,并释放出子代病毒感染周嗣肿瘤细胞。Liu 等11 3】将其应用到靶向性较高的抗毒素治疗中,检测 不同方法对免疫毒素融合基因e23(scFv)PE40的 导入效率。在含致癌基因Her2/neu的宿主细胞中 发现,低剂量CRAd载体的介导提高了靶基因的表 达水平,单独作用或结合依托泊苷药物的化学疗法 都显著提高了对肿瘤细胞的杀死作用。但因CRAd 仅能在某些路径中复制,其单独使用便存在肿瘤的 遗传异质性问题,Habib等¨4。将复制缺陷型和增殖 型病毒联合使靶病毒得以顺利复制。利用其原理, Lee等¨纠用缺失E1区的普通复制缺陷型腺病毒与 条件增殖腺病毒△24RGD联合,显著提高了对肺癌
关键词:基因治疗 导入载体病毒栽体非病毒栽体
Research Progress of Gene Therapy Delivery Carrier