水动力转染技术及在基因治疗方面的应用.doc

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1、水动力转染技术及在基因治疗方面的应用李敏然1孙殿兴1李兵顺2[摘要]水动力转染技术是近年新出现的一种体内基因转染方法，是通过在血管内迅速注射大剂量的溶液来克服内皮和细胞膜的物理屏障作用进入实质细胞从而实现基因转染。除了可以转染DNA，还可用来转染RNA、蛋白质等其他小分子复合物物质,为基因治疗提供了一项简单而实用的动物实验手段。本文就有关水动力转染技术的原理、步骤及在基因治疗方面的应用前景作一综述。[关键词]水动力；尾静脉注射；基因治疗[Abstract]Hydrodynamicdeliveryhasemergedasanewmet

2、hodforintracellularDNAdeliveryinvivo.Hydrodynamicdeliveryemploystheforcegeneratedbytherapidinjectionofalargevolumeofsolutionintotheincompressiblebloodinthecirculationtoovercomethephysicalbarriersofendotheliumandcellmembranesthatpreventlargeandmembrane-impermeablecompou

3、ndsfromenteringparenchymalcells.InadditiontothedeliveryofDNA,itisusefulfortheefficientintracellulardeliveryofRNA,proteins,andothersmallcompoundsinvivo.Thismethodissimpleandeffectiveforgenetherapy.Thisreviewdiscussestheprincipal,processandpotentialapplicationingenethera

4、pyofhydrodynamicdelivery.[Keyword]Hydrodynamic;injectionviatailvain;genetherapy外源基因导入受体细胞的途径包括：运用生物原理（病毒载体转染法等）、化学原理（脂质体转染法、多聚体转染法等）及物理原理（显微注射法、电穿孔法、水动力学方法等）等多种基因转染方法。水动力转染技术作为目前比较新颖的转染方法，已经成为进行基因治疗研究的几种首选方法之一。从理论上讲，水动力转染通过在血管内迅速注射大剂量的溶液产生动力克服内皮与细胞膜的物理屏障作用，从而使转染物质进入组织细

5、胞中。实际应用中，水动力转染技术可以用来进行DNA、RNA、蛋白质、聚合体及不能渗透细胞膜物质的转染。下面将介绍水动力转染技术的原理、操作步骤及在基因治疗方面的应用，展望水动力转染技术的发展前景。作者单位：1.石家庄白求恩国际和平医院肝病科2.石家庄市五院四科室一、水动力转染技术的原理1996年，Budker等[1]首先报道了短时间内在小鼠门静脉注射含报告基因的质粒的高渗溶液，同时短暂结扎肝静脉后，在肝细胞中能检测到该基因的表达产物。该研究表明转染基因的表达水平与注射溶液的剂量成正相关，即肝内注射的溶液剂量越大，报告基因的表达水平也

6、随之升高。通过这项结果可以推理出短时间内注射溶液产生的水动力可促使DNA进入肝细胞，从而产生基因表达。由于需要较高水平的外科手术才能使实验结果达成基本一致，故他们的研究方案没有得到推广。后Zhang[2]和Liu[3]等人从小鼠尾静脉快速注射相当于其重量8%-10%的DNA溶液产生了较高的基因表达，至此，此方法被正式命名为水动力转染，随之也建立了水动力转染的原理，即大剂量溶液和快速注射是导入基因的推动力量。水动力转染后在肝脏、肾脏、心脏、脾脏及肺脏中观察到了转染基因的表达，肝脏表达水平最高。实验动物能很好的耐受此方法，组织化学和血清

7、生化学研究均表明动物组织没有受到损害，短暂的肝酶升高会在三天内恢复正常。由于简单、易行、高效且无毒副作用，此方法成为在鼠体内进行DNA，RNA等转染后研究基因治疗的首选方法之一。给小鼠尾静脉快速注射大量溶液后首先影响心脏，心律紊乱持续约1分钟，心率从510次/分钟迅速降至280次/分钟，3s后缓慢升高，由于心率大幅度降低[4]，大量DNA溶液在下腔静脉中堆积，此区域形成高的流体压力，该压力促使DNA溶液逆流到与下腔静脉直接相连的器官如肝脏、肾脏等器官，DNA溶液从下腔静脉经肝静脉逆流回肝脏，局部静脉腔的压力升高，肝血窦内压力随之升高

8、，血窦内皮细胞窗孔扩大，压力施加到肝细胞膜的肝窦面上，当压力达到一定程度时，肝细胞膜出现破损，接近肝细胞膜破损处的DNA进入肝细胞，同样由于高压而进入细胞核。随着时间的延长，压力会逐渐下降，肝细胞进行修复，机体内环境重新恢复正常，DN