影像学技术在基因治疗中的应用

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1、上海交通大学医学院附属瑞金医院放射科(200025)谢洁林综述汪登斌审校摘要基因治疗是一种融合了多学科、多种技术的全新的医学影像学技术，目前正处在广泛的研究中。如何创伤小或无创地、快速有效地评估外狎性基因在体内的表达状况是决定基因治疗成功与否的-个垂要因索，而页学影像学技术具冇创伤小或无创及采样全而等特点，因此在基因治疔方而正发挥着雨耍的作用.就基因治疗的基本原理和方法以及各种影像学技术在基因治疗领域中的应用予以综述。关键词基因治疗；核医学；磁共振成像；体层摄影术,X线计算机;超声检查；光学成像；分子影像学早在1990年美国国立卫牛研究院(NIH)的研究人员就将腺

2、脱氣酶(adenosinedeaminase,ADA)棊因导人到病人的淋巴细胞内，成功地改善了山于ADA基因缺失造成的免疫缺陷,从而开辟了一个全新的医学研究和实践领域一基因治疗。基因治疗是将外源性冃的基因导人基因缺陷的个体靶细胞中，从而改变靶细胞的基因表达,在体内发挥治疗疾病的作用。主要针对的是严重影响人类健康EL冃前治疗困难的疾病，大部分应用丁•肿瘤的治疗，其他疾病包括艾滋病、单基因缺陷疾病、囊性纤维化病、心血管病等。如何创伤小或无创地、快速有效地评估外源性基因在体内的表达状况是决定基因治疗取得成功的一个重要因索，而医学影像学技术具有创伤小或无创及采样全面等特点

3、，因此在基因治疗方面发挥着重要的作用。-'基因治疗的基本原理和方法基因治疗的主要方法包括缺失基因的补充、缺陷基因的替换、有害基因的抑制、自杀基因的引人等,涉及的最根本的技术就是基因导入的成功实施及在体表达。其基因导人的操作方式可分为的人类，B卩离体(exvivo)导入基因和在体(invivo)直接转基因。前者为选择适当的靶细胞，在体外进行基因转移，筛选出表达外源性基因的细胞，再将这些转基因细胞冋输到体内;后者是指将tl的基因直接导入机体内的靶细胞。载体是通常被用來传递基因的介质。通过病W载体进行的基因传递称为转导，而通过非病毒载体进行的基因传递称为转染(-)病毎载

4、体包括腺病毒、逆转录病毒、腺.相关病毒、单纯疱疹病毒、痘苗病毒等。病毒载体的优点是外源基因的转导率髙，缺点是容易造成局部或全身的免疫应答反应，可导致癌基因被激活和产生癌的可能性，以及难于批量生产等。逆转录病毒(RV)是单链RNA病毒，它可高效转导分裂状态的细胞,并整合入靶细胞染色体，适用于离体和体内途径的基因治疗，但是该病毒基因组可以在靶细胞染色体上随机整合，载体也町能与细胞染色体上整合的病毎片段重纽使其复制能力复活，即使有害的概率极低，但后果却无法预知，这是此类载体的主要危险性。腺病毒(ADV)是线状双链DNA病毒，具有较广的敏感谱，可以同时感染分裂状态和非分裂

5、状态的细胞,它不被整合入细胞染色体，不会激活術主细胞的原癌基因或使其抑麻基因失活，故将其用于基因治疗时对人类较安全，但亦由于此特性，其农达是短暂的，而且某些病毒特异性蛋H可同时表达，从而可导致机体的免疫应答，不利于病毒载体的重复使用。腺相关病毒(AAV)是线状单链DNA病毒，它需要在腺病希或痘苗病希存在的情况下才能复制，它可整合入非分裂状态的细胞染色体,获得较稳定的长期表达，并且不含任何病毒编码序列，体内应用不会引起由病毒蛋门导致的宿主细胞毒T淋巴细胞反应，但迅，即使在敬感、宿主细胞小，要获得高滴度的AAV也是很困难的。单纯疱疹病毒(HSV)是线状双链DNA病毒，

6、特异性亲和屮枢神经系统细胞和外周神经系统细胞，但不被整合入细胞冷皋金项日：国家「I然科学基金资助项日(30370428.04JC14047)染色体内，而是以串联体或环状分了形式存在。这类载体主要针对中枢和外周神经系统疾病，但保留了复制能力及毒性的病毒载体在肿瘤基因治疗方面颇具前景人。（二）非病毒载体包扌舌脂质体、质粒、受体介导的基因转染等。耳H病毒载体的优点是容易制备，转基因表达吋间长，无免疫源性，不和宿主细胞基因组整合，很少产生突变;缺点是转染的效率低，缺乏细胞特异性。质粒是双链环状DNA,对外源基因的容纳量不限但裸质粒DNA会被带负电荷的细胞.膜排斥，因此，转

7、染效率较低。为了避免被排斥，通常给裸质粒DNA包裹上阳离子脂质体^使其能通过受体介导的细胞内吞途径进入细胞屮。曲于受体介导的基因转染方法借助丁•细胞内吞这一生理途径，不T•扰细胞膜，因而儿乎无细胞毒性，它已被认为是靶向性基因转染的有力手段PA6Io1理想的载体必须安全，无或很少有持续的感染、免疫源性、宿主细胞突变或病人Z间的传输，棊因传送高效以及转基因表达安全可靠。但是每种载体都有优点和缺点日前还没有一种理想的载体既能满足安全有效的棊因传述乂能达到稳定充分的基因表达，故仍蛊进行人量的研究和实践。二、医学影像学技术在基因传递及表达中的应用（一）提高基因传递的效宰肝和

8、肺等脏器内