椎間盤退變基因治療的研究進(jìn)展

1、椎間盤退變基因治療的研究進(jìn)展【關(guān)鍵詞】椎間盤退變椎間盤退變intervertebraldisdegeneratin，IDD可以引起一系列脊柱退變性疾病如椎間盤突出、脊柱不穩(wěn)、神經(jīng)根病變和脊髓病變等，目前的治療方法主要是手術(shù)治療，但手術(shù)方法只是處理終末期的病癥，不能逆轉(zhuǎn)疾病過程本身。因此國內(nèi)外學(xué)者們一直致力于尋找一種能逆轉(zhuǎn)這個疾病過程的方法，近來對椎間盤的生化構(gòu)成及其內(nèi)環(huán)境的進(jìn)一步理解以及某些基因被發(fā)現(xiàn)對椎間盤內(nèi)基質(zhì)合成和分解有著重要的影響，這些為科學(xué)家尋求逆轉(zhuǎn)這個疾病過程提供了新方法。為此，在過去幾年里很多關(guān)注的焦點(diǎn)都集中在基因治療上，并獲得了預(yù)期效果。現(xiàn)就其研究近況綜述如下。1椎間盤退變的生

2、物學(xué)特性椎間盤退變確實(shí)切機(jī)制還有待研究，但其過程大致是由于機(jī)械、營養(yǎng)、生物因素等各種因素造成損傷，導(dǎo)致椎間盤炎癥介質(zhì)增多、基質(zhì)金屬蛋白酶和其他蛋白水解酶含量及活性增加，引起細(xì)胞外基質(zhì)降解，髓核細(xì)胞數(shù)目減少，進(jìn)而使蛋白多糖、膠原的合成減少，使得髓核中蛋白多糖合成和分解不平衡，最終導(dǎo)致髓核中蛋白多糖和水分的凈虧損，不能維持椎間盤內(nèi)的張力，進(jìn)一步加劇椎間盤的退變。因此通過增加髓核中蛋白多糖的含量來延緩或預(yù)防退變過程加劇是可行的。此外，椎間盤是一個被封住的構(gòu)造，沒有血管，其營養(yǎng)供給幾乎完全依賴于其周邊區(qū)域血管的擴(kuò)散。這不利于它損傷修復(fù)，但這個封閉相對缺血的構(gòu)造，可以防止在髓核中發(fā)生自身免疫反響。Nis

3、hida等1在對椎間盤用腺病毒進(jìn)展螢光素酶基因傳遞的前數(shù)周，先把腺病毒注射到宿主皮下進(jìn)展免疫，后發(fā)現(xiàn)椎間盤內(nèi)螢光素酶的表達(dá)沒有受到任何影響。這個結(jié)果顯示椎間盤可能把載體及蛋白產(chǎn)物與免疫系統(tǒng)隔絕開來，使得這些外來載體和蛋白產(chǎn)物免受免疫系統(tǒng)的排擠。而這一直是困擾著體內(nèi)其他組織的轉(zhuǎn)基因表達(dá)，這就使基因療法在椎間盤的應(yīng)用比其他組織更具有優(yōu)勢。2可選用的基因及其應(yīng)用如今一般認(rèn)為椎間盤退變主要是由于髓核內(nèi)蛋白多糖的合成和分解不平衡引起的，因此可以從增加蛋白多糖的合成或抑制蛋白多糖的分解兩方面入手，最終使蛋白多糖的含量增加，逆轉(zhuǎn)退變過程?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)一些因子及其相應(yīng)的基因?qū)δ孓D(zhuǎn)這個過程可能是有益的。2.1轉(zhuǎn)化生

4、長因子TGF2.2骨形態(tài)發(fā)生蛋白BP2.4促有絲分裂因子它是一種連接蛋白的氨基末端片斷。ale等14發(fā)現(xiàn)其對椎間盤細(xì)胞有明顯的刺激蛋白多糖和型膠原合成作用，但它無促進(jìn)細(xì)胞數(shù)量增殖的作用。2.7LI礦化蛋白2.8SX9基因SX9基因是軟骨形成過程中一個重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。Paul等17實(shí)驗(yàn)證明了在體外用含有SX9基因的腺病毒轉(zhuǎn)染人髓核細(xì)胞后，型膠原RNA和蛋白合成都有增加。在同樣的實(shí)驗(yàn)背景下，把SX9基因?qū)胄欣w維環(huán)切開術(shù)后的新西蘭大白兔腰椎間盤內(nèi)，被轉(zhuǎn)染的髓核細(xì)胞仍保持著軟骨細(xì)胞表型，而對照組中正常髓核細(xì)胞被纖維細(xì)胞所取代。由于髓核軟骨樣細(xì)胞數(shù)目的下降被認(rèn)為會引起椎間盤退變，這提示了SX9基因

5、可能對椎間盤退變有治療作用。最近Gruber18等人研究發(fā)現(xiàn)SX9基因隨年齡的增長而衰變加重，在人椎間盤纖維環(huán)細(xì)胞中的表達(dá)也逐漸遞減。這進(jìn)一步的說明了SX9基因在椎間盤退變中的作用。3載體的選擇及其平安性要應(yīng)用基因療法來治療椎間盤退變那么必需要有一個基因傳遞載體，能在體內(nèi)或體外把目的基因?qū)氚屑?xì)胞。如今使用的載體主要分為病毒載體和非病毒載體。非病毒載體能防止轉(zhuǎn)染載體的播散和降低宿主對載體的免疫反響，對其研究在過去十年里獲得很大的開展22，但是它仍受到轉(zhuǎn)染率不高、基因表達(dá)時間短的困擾。而病毒由于可以侵入人體細(xì)胞并影響轉(zhuǎn)錄和翻譯，因此最常被用來做為基因傳遞載體。病毒載體可以分為2類，一類是可以把基

6、因整合到宿主染色體內(nèi)，如反轉(zhuǎn)錄病毒和腺相關(guān)樣病毒AAV。另一類那么不把基因整合入宿主細(xì)胞的染色體，如腺病毒。逆轉(zhuǎn)錄病毒整合到宿主細(xì)胞基因組時，理論上可以把目的基因傳遞給子代細(xì)胞而增加表達(dá)時間，但這種病毒不感染靜止細(xì)胞如髓核細(xì)胞，而且可能有致癌危險，這限制了它在椎間盤退化基因治療中的應(yīng)用。而腺病毒既不與宿主基因組整合，也不能把目的基因傳遞給宿主細(xì)胞的下一代，但它在可轉(zhuǎn)染分裂細(xì)胞和不可分裂細(xì)胞而且轉(zhuǎn)染率高。因此很多椎間盤退變基因治療的研究都用腺病毒。但是它表達(dá)的時間短，而且免疫原性強(qiáng)，可能對機(jī)體造成不利的影響。AAV在轉(zhuǎn)染效率方面可能不如腺病毒，但它致病性弱，免疫原性弱，能轉(zhuǎn)染很多組織，基因表達(dá)的

7、時間長，使得它在治療椎間盤退變方面倍受關(guān)注。初步的研究結(jié)果還不錯，一項研究22顯示用AAV作為載體可使基因在體內(nèi)表達(dá)最少持續(xù)6周，而且每隔2周表達(dá)的量會增加一次。4基因表達(dá)的調(diào)控5將來方向雖然關(guān)于應(yīng)用基因治療椎間盤退變的一些根底性研究結(jié)果令人興奮，但是基因療法要最終從實(shí)驗(yàn)室向臨床過度還需解決很多問題：1進(jìn)一步理解椎間盤退變的生物學(xué)機(jī)理，對目前認(rèn)為可以逆轉(zhuǎn)椎間盤退變的生長因子和其他一些蛋白的基因進(jìn)一步研究，以期待能獲得最正確的治療基因。2構(gòu)建高效平安的基因載體。雖然腺病毒已廣泛應(yīng)用于研究，但它的平安問題將阻礙它在人類臨床試驗(yàn)的廣泛應(yīng)用。AAV還未在椎間盤進(jìn)展充分的研究，但由于它本身的一些優(yōu)點(diǎn)，它不失為一個好選擇。此外，非病毒載體與病毒載體相比少了一些風(fēng)險。近來的研究使得病毒和非病毒基因傳送技術(shù)已經(jīng)獲得了一定的進(jìn)展，但仍需不斷的開展，這是將來基因治療研究的重要任務(wù)。3構(gòu)建出高效平安的基因調(diào)控系統(tǒng)，防止在基因治療中可能產(chǎn)生的毒副作用26。Tniatti等27認(rèn)為理想的調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須具備幾點(diǎn)：即它的特異性，生物利用度，誘導(dǎo)復(fù)合物的平安性、可逆性、劑量依