遗传病基因治疗研究的现状

遗传病基因治疗研究的现状薛京伦（复旦大学遗传研究所）在纪念Ｗａｔｓｏｎ和Ｃｒｉｃｋ于１９５３年提出的ＤＮＡ双螺旋结构模型发表４０周年之际,深切地体会到这一模型的伟大意义,这一模型的提出开始了分子生物学和分子遗传学研究的新时代。我们再回顾一下１９７３年建立ＤＮＡ重组技术时,科学家们曾预测,要将这种重组ＤＮＡ技术直接用于人体,至少是５０到１００年后的事,由于科学技术的迅猛发展,当前遗传病的基因治因治疗研究进展大大缩短了这段时间, 给社会和科学家们带来极大的鼓舞和信心。     

血友病B的基因治疗

血友病B是一种凝血Ⅸ因子缺陷引起的X连锁隐性遗传的出血性疾病 .近年来 ,国内外学者在基因治疗方面取得的大量研究成果给血友病B患者带来了根治疾病的希望 .就血友病B的基因治疗研究进展及所存在的问题作一综述 .     

狗凝血Ⅸ因子cDNA的克隆及其离体表达研究

根据cFⅨcDNA(canineFⅨ ,cFⅨ )顺序设计引物 ,采用RT PCR技术 ,从狗肝细胞中提取mRNA ,逆转录成cFⅨcDNA ,克隆到pGEM T质粒载体上 ,经DNA顺序分析 ,挑选克隆 ,拼接并测序鉴定 ,得到DNA顺序完全正确且含有cFⅨ完整编码区的cDNA ,进一步构建成以G1Na为框架的反转录病毒载体G1NaCcⅨ (hCMV启动子控制cFⅨ转录 )和G1NaMBcⅨ (MCK增强子和β actin启动子共同控制cFⅨ转录 ) ,并用于反转录病毒介导的基因转移 .狗原代皮肤成纤维细胞实验结果显示 ,cFⅨ能够在狗皮肤成纤维细胞中表达 ,表达水平分别为G1NaCcⅨ :173ng/ 10 6 细胞·2 4h ;G1NaMBcⅨ :2 11ng/ 10 6 细胞·2 4h .此结果为血友病B狗基因治疗动物试验的开展奠定了基础 .     

微小腺病毒介导的人凝血因子IX基因治疗血友病B小鼠研究

为了降低腺病毒的免疫反应,延长人凝血因子Ⅸ基因在动物体内的表达时间,制备了带有人hFⅨ小基因的微小腺病毒AdGTi’Ⅸ,同时制备了带有人hFⅨ小基因的第1代腺病毒AdSPi’Ⅸ作为对照。经CsCl超离心纯化,AdGTi‘Ⅸ中辅助腺病毒比率低于0.8％。分别用AdSPi’Ⅸ和AdGTi’Ⅸ以MOI为50的比例感染3T3细胞,hFⅨ表达量分别为(1.6±0.3)μg/(10~6·24h)和(1.4±0.2)μg/(10~6·24h)。血友病B小鼠分别腹腔注射1×10~(10)pfu/只的AdGTi’Ⅸ和AdSPi’Ⅸ,小鼠血浆中人FⅨ表达水平最高分别为590和690ng/mL,表达时间分别持续了16和10周。与血友病B小鼠相比,出血时间从原来的超过30min缩短到7.5min,5min内失血量从原来的430μL减少到60μL。免疫组化和抗Ad-IgG分析的结果表明,微小腺病毒AdGTi’Ⅸ与第1代重组腺病毒AdSPi’Ⅸ相比,在宿主体内引起的免疫反应强度明显降低。结果表明,微小腺病毒与第1代腺病毒相比,同样能够介导外源基因在离体细胞和动物体内高效表达,而且在动物体内的表达时间上有所延长,病毒引起的免疫反应强度则明显降低,为进一步的研究提供了实验依据。     

微小腺病毒介导的人凝血因子Ⅸ基因治疗血友病B小鼠研究

为了降低腺病毒的免疫反应, 延长人凝血因子Ⅸ基因在动物体内的表达时间, 制备了带有人hFⅨ小基因的微小腺病毒AdGTi’Ⅸ, 同时制备了带有人hFⅨ小基因的第1代腺病毒AdSPi’Ⅸ作为对照. 经CsCl超离心纯化, AdGTi’Ⅸ中辅助腺病毒比率低于0.8%. 分别用AdSPi’Ⅸ和AdGTi’Ⅸ以MOI为50的比例感染3T3细胞, hFⅨ表达量分别为(1.6±0.3) μg/(10⁶∙24 h)和(1.4±0.2) μg/(10⁶∙24 h). 血友病B小鼠分别腹腔注射1×10¹⁰ pfu/只的AdGTi’Ⅸ和AdSPi’Ⅸ, 小鼠血浆中人FⅨ表达水平最高分别为590和690 ng/mL, 表达时间分别持续了16和10周. 与血友病B小鼠相比, 出血时间从原来的超过30 min缩短到7.5 min, 5 min内失血量从原来的430 μL减少到60 μL. 免疫组化和抗Ad-IgG分析的结果表明, 微小腺病毒AdGTi’Ⅸ与第1代重组腺病毒AdSPi’Ⅸ相比, 在宿主体内引起的免疫反应强度明显降低. 结果表明, 微小腺病毒与第1代腺病毒相比, 同样能够介导外源基因在离体细胞和动物体内高效表达, 而且在动物体内的表达时间上有所延长, 病毒引起的免疫反应强度则明显降低, 为进一步的研究提供了实验依据.     

AAV介导的hFⅨ基因在血友病B小鼠骨骼肌中特异性表达研究

采用重组腺相关病毒(rAAV)介导人凝血因子Ⅸ(hFⅨ)微基因在Ⅸ因子基因剔除小鼠骨骼肌中有效表达.在构建的质粒中,rAAV两侧反转重复末端顺序中插入肌酸肌酶增强子(MCK)和β肌动蛋白启动子(βA)调控下的hFⅨ微基因(hFⅨm1).直接肌肉注射高滴度rAAV(2.5×1011/mL),血友病B小鼠血浆hFⅨ最高表达量256ng/mL,凝血活性明显改善.从hFⅨ表达时效曲线来看,hFⅨ水平在第15天达到高峰,随后因血循环中抗hFⅨ抗体的出现而渐次下降.该结果提示采用rAAV系统,体内直接途径开展血友病B基因治疗是值得进一步探索的方向.     

基因治疗研究的国内外进展

引言基因治疗,(GeneTherapy),是指在基因水平对人类遗传疾病进行治疗。具体地说,基因治疗是利用基因转移或基因调控的手段,将正常基因转入疾病患者机体细胞中,取代突变基因,表达所缺乏的基因产物,或者通过关闭或降低 异常表达的基因等途径,达到治疗某些人类疾病的方法。目前的科学发展水平还只能在体细胞水平上对单基因遗传病进行基因治疗,随着科学的发展将会有越来越多的疾病能用此法进行根治。     

重组腺相关病毒(rAAV)介导的人凝血因子IX高活性突变衍生物在血友病B基因治疗研究中的应用

采用定点诱变技术,将R338A点突变引入人凝血因子Ⅸ基因,并构建于AAV载体上,以rHSV/AAV杂合辅助病毒系统介导制备rAAV-hFIX重组病毒,然后,经肌肉注射对血友病B小鼠进行治疗实验,观察该突变基因在小鼠体内的表达、活性以及机体对该突变衍生物的免疫反应与治疗效果.结果显示:(i)治疗小鼠体内可检测到hFIX-R338A突变衍生物的存在,并持续15周以上;(ii)突变衍生物hFIX-R338A在小鼠血浆中的凝血活性达(34.2±5.23)%,显著高于野生型Ⅸ因子凝血活性((14.27±3.4)%);(iii)治疗小鼠体内未检测到抗Ⅸ因子突变衍生物抗体的存在;(iv)未发现与治疗相关的局部及全身性毒副作用.提示:以AAV介导人凝血因子Ⅸ高活性突变衍生物hFLX-R338A基因治疗可能成为替代野生型Ⅸ因子进行血友病B基因治疗的一个更为有效的途径.     

重组腺相关病毒(rAAV)介导的人凝血因子Ⅸ高活性突变衍生物在血友病B基因治疗研究中的应用

采用定点诱变技术, 将R338A点突变引入人凝血因子Ⅸ基因, 并构建于AAV载体上, 以rHSV/AAV杂合辅助病毒系统介导制备rAAV-hFIX重组病毒, 然后, 经肌肉注射对血友病B小鼠进行治疗实验, 观察该突变基因在小鼠体内的表达、活性以及机体对该突变衍生物的免疫反应与治疗效果. 结果显示: (i)治疗小鼠体内可检测到hFIX-R338A突变衍生物的存在, 并持续15周以上; (ii)突变衍生物hFIX-R338A在小鼠血浆中的凝血活性达(34.2±5.23)%, 显著高于野生型Ⅸ因子凝血活性((14.27±3.4)%); (iii)治疗小鼠体内未检测到抗Ⅸ因子突变衍生物抗体的存在; (iv)未发现与治疗相关的局部及全身性毒副作用. 提示: 以AAV介导人凝血因子Ⅸ高活性突变衍生物hFIX-R338A基因治疗可能成为替代野生型Ⅸ因子进行血友病B基因治疗的一个更为有效的途径.     

皮肤成纤维细胞肌内注射表达外源基因的可行性

将分别带有报告基因lacZ和人凝血因子ⅨcDNA的兔原代皮肤成纤维细胞直接注射到兔肌肉组织后 ,皮肤成纤维细胞可以长期存活并持续表达外源基因 .其中β 半乳糖苷酶表达至少持续 3个月 ,人凝血因子Ⅸ蛋白表达持续 1个月 .研究结果将皮肤成纤维细胞的优点和肌肉组织途径的优势有机地结合起来 ,为血友病B及其他遗传病的体细胞基因治疗提供一条新的途径 .     

人凝血因子ⅨcDNA在C2C12成肌细胞及C3H小鼠中的高效表达

以小鼠C2C12成肌细胞为对象开展血友病B基因治疗研究.除已有的XLIX,LNCIX和GlNaCIX反转录病毒载体外,又首次将微小MCK(muscle creatinekinase)增强子顺序构建到hCMV(human cytomegalovirus)启动子上游,共同控制FIXcDAN的转录.用带有上述4种载体的病毒悬液分别感染C2C12细胞后,ELISA检测结果发现,FIX蛋白离体表达水平为:G1NaMCIX>GlNaCIX>LNCIX>XLIX.其中C2C12/G1NaMCIX混合克隆高达640ng/(10~6细胞·24h).C2C12/G1NaMCIX细胞注射C3H小鼠后肢骨骼肌肉组织,人FIX蛋白持续表达35d,其中最高表达峰达206ng/mL血浆.此结果对于研究FIX cDNA在脱细胞中的表达调控以及采用成肌细胞移植途径开展血友病B基因治疗研究有重要意义.     

血友病A基因治疗载体研究现状

血友病A是X染色体隐性遗传出血性疾病。其发病原因是患者血液中先天缺乏凝血因子FⅧ。用于血友病A基因治疗研究的载体有病毒载体和非病毒载体,目前研究较多的是病毒载体,主要有逆转录病毒载体和慢病毒载体,腺病毒载体及腺相关病毒载体等。非病毒载体主要有质粒、脂质体、转座子等。文章拟对血友病A基因治疗各载体的特点和研究进展作一综述。     

基因治疗研究的现状和展望

基因治疗研究的现状和展望邱信芳,薛京伦（复旦大学遗传学研究所）经过技术的发展时期,由实验室研究进入临床试验的基因治疗工作已经有４个年头了,我们回顾一下这段时期工作的特点,对于我们制订计划和展望未来都将是有益的。基因治疗的临床试验方案从１９９１年到１９９２年从１３宗增至３７宗,其中启动１５宗,全世界共有５４位病人接受基因转移的临床试验。从１９９２年到１９９３年,批准的试验方案由３７宗增至５７,宗其中已有27宗在实施, 受试病人已超过了140多人。     

血友病A的基因治疗研究进展

血友病A是由于编码凝血因子Ⅷ (简称FⅧ )的基因先天性异常而导致的机体出血紊乱性遗传病 ,基因治疗是彻底治愈血友病A的一种最为理想的治疗措施 .就FⅧ基因及其蛋白质分子的结构与性质、基因治疗载体构建、靶细胞、动物模型及其临床应用作一简要综述 .     

人凝血因子Ⅸ突变型研究现状

血友病B是一种性连锁隐性遗传病,其发病机制是位于X染色体上的人凝血因子Ⅸ(hFIX)基因发生了突变,导致血浆中hFIX含量或活性大幅下降,从而使得内源性凝血途径受到阻碍,无法进行正常的凝血.文章综述了hFIX基因及其编码蛋白质的结构和功能,并分类详细论述了血友病B中发现的几种主要突变类型.其中包括奠基者效应造成的突变、调控区的突变、编码区的突变、内含子剪切位点的突变及另外两种较为特殊的突变,同时介绍了这些突变所造成的生物学效应.最后还简要介绍了一种能提高hFIX蛋白凝血活性的突变类型(第338位Arg→Ala),并对其应用作了展望.