基因治疗载体的研究现状

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1、基因治疗载体的研究现状【关键词】基因；治疗;载体基因治疗是一种新的治疗手段，可用于多种疾病的治疗，包括癌症、遗传性疾病、感染性疾病、心血管疾病和自身免疫性疾病等.基因治疗通常是指将遗传物质（DNA或RNA）引入到患者的细胞中，以达到治疗疾病的目的的方法［1～3］.它是伴随着DNA重组技术的成熟而发展起来的新型的分子学治疗手段，是当今生物医学发展中的重大突破.1968年，美国科学家迈克尔·布莱泽首次在医学界提出了基因治疗的概念.1990年，美国科学家Anderson等进行了首例真正意义上的基因治疗临床试验，获得了初步成功［4］.在基

2、因治疗过程中，基因导入系统是最关键的技术.目前，在基因导入载体方面出现了两大主流，即病毒载体系统及非病毒载体系统.本文对基因治疗载体应用的原理、种类和研究现状进行了综述.1病毒载体外源基因进入细胞中通常需要运输工具，而病毒是在漫长的自然进化过程中存活下来的无细胞结构的最小、最简单的生命寄生形式.病毒通常可以高效率地进入特定的细胞，表达自身蛋白，产生新的病毒粒子，因此被改造的病毒首先成为了基因治疗的载体.病毒载体在基因治疗领域的应用广泛，约70%的治疗方案采用病毒载体［5，6］.病毒载体包括反转录病毒载体、腺病毒载体、腺相关病毒载体

3、及单纯疱疹病毒载体等.1.1反转录病毒载体反转录病毒属于正链RNA病毒，可高效地感染许多类型的宿主细胞，并可稳定地整合到宿主细胞基因组中，是最先被改造且应用最广泛的基因治疗载体.反转录病毒基因组长度约为10kb，含有3个最重要的基因，即gag（编码核心蛋白），pol（编码反转录酶），env（编码病毒外膜蛋白）.基因排列顺序是5′gagpolenv3′，两端存在长末端重复区（LTRS），用于介导病毒的整合，env基因中含有病毒包装所必需的序列.另外，一些反转录病毒中存在原癌基因，其突变会引发癌变，当被整合到宿主细胞的原癌基因

4、附近或插入到宿主细胞的抑癌基因中时也可引发癌变.构建反转录病毒载体多采用鼠白血病病毒（MoMLV），其为嗜双性病毒，既可感染鼠细胞，亦可感染人细胞.反转录病毒载体的基本成分包括：1）必需的病毒基因组分，如LTRS、病毒的包装识别信号、翻译所需的剪接识别位点及poly（A）尾等;2）高效的治疗基因，如抑癌基因及自杀基因等;3）标记基因，用于筛选;4）其他质粒必要成分.在应用上，携带外源目的基因的反转录病毒载体需要包装细胞（如ProPak及PA317细胞系）才能成为成熟的重组假病毒粒子，其原因为在构建的复制缺陷型反转录病毒载体中，外

5、源目的基因取代了病毒的必需基因，此时病毒只有借助包装细胞提供的反式作用蛋白，才能包装产生子代重组病毒.这种子代重组病毒仅具备一次感染性，避免了在人体细胞间扩散感染，亦降低了病毒本身的致癌性及致病性.作为基因治疗载体，反转录病毒载体具有感染率高，可稳定整合表达，宿主范围广泛及对宿主毒性小等优点，但同时也存在仅感染正在分裂的细胞，可能致癌及包装外源DNA小（＜8kb）等缺陷.目前，在基础与临床研究中此类病毒载体多适用于间接体内基因治疗，特别是肿瘤的基因治疗.但重组反转录病毒的感染和转导效率较低，外源基因随机插入，可能导致突变.慢病毒载

6、体是以人类免疫缺陷Ⅰ型病毒(HIV1)为基础发展起来的基因治疗载体,区别于一般的反转录病毒载体，对分裂细胞和非分裂细胞均具有感染能力，转移基因片段容量较大，转染所需的病毒滴度可达（1～10）7×MU/L，目的基因表达时间长，不易诱发宿主免疫反应，对淋巴细胞、神经细胞、肝细胞、心肌细胞、肌细胞和多种肿瘤细胞具有较高的转导效率［7～10］.1.2腺病毒载体腺病毒是无包膜的线性双链DNA病毒，在自然界分布广泛，至少存在100种以上的血清型.腺病毒基因组长度约为36kb，两端各有1个反向末端重复区，其内侧为病毒包装信号.腺病毒基因组上分

7、布着4个早期转录元（E1,E2,E3,E4）承担调节功能，和1个晚期转录元负责结构蛋白编码.作为基因治疗的载体，腺病毒载体具有如下优点：1）基因包装容量较大，因而可插入大片段外源基因，最多可达35kb；2）感染效率高，可高效地转导不同类型的人组织细胞，体外实验转导效率接近100%转导效率；3)可转导非分裂细胞；4)在细胞培养物中有高滴度的重组病毒产量；5）进入细胞内并不整合到宿主细胞基因组，仅瞬间表达，因而安全性较高.第一代腺病毒载体为E1或E3基因缺失，缺失区插入外源治疗基因，但此型载体可引发机体产生强烈的炎症反应或免疫反应，且

8、表达外源基因的时间较短.第二代腺病毒载体则另外让E2a或E4基因缺失，产生较弱的免疫反应，在载体容量和安全性方面亦有较大改进.第三代腺病毒载体缺失了全部的（无病毒载体）或大部分腺病毒基因（微型腺病毒载体），仅保留反向末端重复区和包装信号序列，最多可