基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展

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1、基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基

2、因枪技术及其在基因治疗中的应用进展基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展第24卷第2期2007年4月生物学杂志J0URNAL0FBIOLOGYVo1.24No.2Apr,2007基因枪技术及其在基因治疗中的应用进展何保凌,孙恩杰,黄文(武汉理工大学理学院生物科学与技术系,武汉430070)摘要:目前基因转染载体主要分为病毒型载体和非病毒型载体,病毒载体虽转染率较高,表选时间长,但其安全性令人担忧,非病毒载体中基因枪的优势最为明显,临床化趋势最强.通过分析非病毒基因转染技术面临的障碍,介绍了基因枪技术的产

3、生和原理及其显着的优势,并总结了当前基因枪技术在基因治疗中的应用,指出了基因枪技术发展面临的问题和发展方向.关键词:基因枪;非病毒载体;基因治疗;基因转染;基因免疫中图分类号:Q789文献标识码:B文章编号:1008—9632(2007)02—0047—04基因治疗的提出到实践的发展已经经历了数十年的时间,期间,人们试验和尝试发展了数十种病毒型和非病毒型载体运用于基因治疗临床.1990年,Frenchderson等把腺嘌呤脱氨酶(AdenosineDeaminase,ADA)基因导入到一名8岁小女孩的

4、T淋巴细胞中,成功地治疗ADA基因缺陷所致的”重型合并性免疫综合症”,开创了人体基因治疗成功的先河.开始,病毒型载体因为基因转染率高,表达时间长而受到广泛重视.但2000年美国宾州大学以重组病毒为载体的基因治疗药物临床试验造成了受试者死亡的悲剧和后来的研究发现病毒型载体有可能改变被转染细胞的主要功能和局部环境,甚至可能有选择I生促肾上腺皮质样的作用,从而引发了人们对病毒型载体安全I生的忧虑,因此,以非病毒为载体的基因转移研究越来越受到关注和重视.作为一种重要的非病毒型基因转染技术,基因枪自1984年诞

5、生以来经历了火药型,高压放电型和目前广泛使用的高压He气型,由于其安全,高效的特点,应用的范围迅速扩大,从最开始运用于植物基因工程,动物基因工程到现在的基因治疗和基因免疫领域,从面向细胞的研究发展到在体操作,从植物,昆虫,鱼到哺乳动物’.乃至人体,目前已有基于基因枪技术的多种基因疫苗进入临床研究的阶段.1非病毒基因转染技术面临的障碍对在体方式而言,基因转染技术需要跨越细胞外和细胞内双层障碍.细胞外的转移过程中遇到的障碍有:(1)DNA在血浆中的降解.(2)网状内皮组织对于DNA的吸收.(3)难以将DN

6、A定位到特定的器官.(4)转染为黏液所阻止等.细胞内的障碍包括:(1)核酸酶降解,直接注入血液系统的裸露DNA常被核酸酶收稿日期:2006—04—27降解.(2)激活补体系统,DNA复合物在体内能激活补体系统,造成目的基因在未达到效应细胞前被吞噬破坏.(3)转染效率低,DNA复合物多数相对分子质量较大,难以通过扩散途径进人细胞内,而人胞作用是非病毒基因递送系统进入细胞的最主要方式.(4)溶酶体降解,进入细胞的基因在溶酶体易被水解失活.(5)DNA胞浆的稳定性以及DNA向质粒的移位.综上所述,非病毒基因

7、递送系统在体内发挥作用之前须经历多重障碍,其中如何将目的基因有效地输送至效应细胞是十分关键的一步,如果基因转染没有选择性,体内基因治疗就难以获得成功.2基因枪技术的产生初期,人们一般从生物学的角度出发,将外源基因组装到病毒中,再利用病毒的自动定位和侵入靶细胞的特性将外源基因间接地导人靶细胞内,即病毒基因转染法.在病毒介导的基因转染系统中以逆转录病毒和腺病毒用得最为广泛,但是直接用活病毒作载体带来的危险仍被人们所关注.事实上,逆转录病毒只能感染处于分裂期的细胞,而腺病毒在一些病人中能够诱导机体产生炎症和

8、免疫反应,这些都限制了该系统在基因治疗中的应用,因此,人们一直都在探求能够替代它的非病毒基因转染方法.为避免病毒型载体的毒性,产生了受体介导,脂质体介导等化学方法和肌肉注射,无针注射,电脉冲介导法(Electroporation,Mireta1),磷酸钙共沉淀法,显微注射和基因枪技术等物理方法,但是化学方法效率普遍较低.1987年,Sanford,Klein等人首创一套火药驱动的基因导入设备,一次可以导人数以千计的细胞.最初他们使用该设备直接将裹在钨粒表