基因枪在经皮基因治疗中的应用

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1、基因枪在经皮基因治疗中的应用实用医学杂志2003年第19卷第12期基因枪在经皮基因治疗中的应用皮肤组织及其相关的淋巴组织拥有强大的免疫功能,因而非常适合作为基因治疗的靶组织.而基因枪的应用,大大加速了皮肤作为免疫效靶的研究.经皮基因治疗已显示良好的应用前景.1免疫优势组织一皮肤皮肤的易于接触和观察性以及在生理,生物和免疫学等方面的特性使其成为基因治疗的理想靶组织,其优势体现在【,]:(1)皮肤内含有大量来源于骨髓的朗格罕氏细胞和真皮树突状细胞,专职的抗原呈递细胞.可进行抗原的提呈加工.(2)皮肤微环境独特的

2、免疫特性,可以影响免疫反应的性质和强度,并能克服常规疫苗疗法和免疫治疗中的一些限制;(3)角质细胞,朗格罕氏细胞及树突状细胞活化后均能分泌细胞因子,能进一步激发体液免疫和细胞免疫;(4)易于操作,容易将基因导向皮肤上的靶位点,(5)安全性高便于控制基因的表达和检测不良反应的发生.(6)皮肤组织细胞代谢快.外源基因几乎不可能长时间停留,避免了基因整合到染色体上.2免疫优势技术一基因枪要将基因治疗应用于l临床,面l临的最大问题是如何将治疗基因有效导入到靶组织,使其表达水平适当,达到治疗效果.目前使用的基因转移方

3、式(不管是在体内还是体外进行)主要有两种:病毒介导和非病毒介导.病毒的生物安全性值得人们慎重考虑.非病毒介导的基因转移系统中,基因枪具有脂质体,磷酸钙,电转化,肌注等方法缺少的高效和方便,日益受到瞩目,成为最有可能应用到临床的基因治疗方式.基因枪利用高速运动的金属粒子,可非特异地将外源基因导人不同类型的靶细胞或组织,不再受受体基因型的限制.目前,基因枪的体积较最初小了许多,可以随便移动,外形更有象手枪的,动力系统的提供方式也由最初的火药式,放电式等改为气动式.许多商业公司,如作者单位:510010广州军区广

4、州总医院医学实验科(韩双艳,王捷,郑文岭);皮肤科(杨慧兰)韩双艳杨慧兰王捷郑文岭Bio—Rad,都提供氦气基因枪.Uchida等3考察了借助氦气基因枪系统将载药金或钨微粒导入裸鼠皮肤的条件,如载药微粒大小,密度,剂量,氦气的冲量等.结果表明,注射大量药物时,基因枪是有效工具.特别在运送水溶性大分子时,可代替常规针注【3_.基因枪优于其它基因转移系统主要表现在以下几个方面_4』:(1)不需要复杂的生物系统(如病毒)和有毒化学物质(脂质体,阳离子试剂);(2)无细胞限制性;(3)可转移不同大小的DNA,包括相

5、当大的DNA片断;(4)不需外源DNA或蛋白质诱导;(5)可反复治疗.3基因枪的应用3.1基因替换反转录病毒和其它相关病毒能整合基因到宿主染色体组,表明其在皮肤长期进行基因替换的潜力,如报道基因B半乳糖苷酶基因由逆转录病毒介导,转化体外培养的人角质细胞并移植到无胸腺小鼠中,证实可长期表达B半乳糖苷酶(>4星期)【5】.以往的研究认为,基因枪介导的基因转移,无基因组整合,在体内常常短期和无效表达.近来的研究表明,基因可被基因枪成功转移到表皮和其它器官.如利用基因枪将正常的肌营养不良蛋白的cDNA导入杜兴

6、氏肌营养障碍模型小鼠的骨骼肌中,轰击60d后,通过免疫细胞化学法仍可检测到肌营养不良蛋白L6』.3.2DNA疫苗DNA疫苗,作为一种9O年代兴起的以核酸为基础的全新免疫接种技术,能表达经修饰的天然抗原,具有与天然抗原相同的构象和抗原性,其保护性免疫应答对不同亚型的病原体具有交叉抵御作用,同时无减毒疫苗,失活疫苗可能引起的致病作用,具有可靠性和安全性.DNA疫苗接种途径的不同导致参与激活的细胞及免疫机制有一定的差异,肌注倾向于产生TH1类免疫反应,提高IgG2a表达水平而减少IgG】表达,但基因枪接种则提高了

7、IgG1表达,倾向于产生T}I2反应.起初,Weiss和很多学者认为这是CpG含最差异作用的结果,因为肌注1383?综述?接种DNA量是基因枪的100倍【7】.进一步的研究发现,基因枪作为一种基因转移方式,其自身就具有强辅助佐剂效应,与接种的DNA量并无一定关系8.同时,基因枪技术本身具有高重复性,结果更可靠,Yoshida等_9』大力推荐在DNA免疫动物时用基因枪接种.基因枪与DNA疫苗结合,是最有可能用于临床的免疫技术.DNA免疫的有效性在灵长类动物也得到证明.Loehr等【10j将牛单纯疱疹病毒I型g

8、BDNA疫苗通过基因枪介导接种牛皮肤和牛皮肤黏膜,发现黏膜免疫能激发更强的细胞免疫和初发体液免疫反应.DNA疫苗的临床试验也陆续开展,Roy等…』进行的乙肝DNA疫苗人体试验显出良好的效果.3.3基因枪作为基因特异表达的工具考虑到基因治疗的不同目的,能实现基因在特定组织表达的组织特异性启动子的筛选变得尤为重要.基因枪,能很快鉴定不同启动子在皮肤内的效力和专一性,限制外源基因表达在专一的细胞层,进行基因治疗.皮肤的