基因治療的研究現(xiàn)狀以及應(yīng)用前景分析

基因治療的研究現(xiàn)狀以及應(yīng)用前景分析摘要：基因治療是一種通過(guò)基因水平的操作而達(dá)成治療或防止的高新技術(shù)。可治療涉及遺傳性疾病、癌癥、感染性疾病、心血管疾病和本身免疫性疾病在內(nèi)的多個(gè)疾病。近幾年來(lái)基因治療在全球范疇內(nèi)即使獲得了快速發(fā)展，但也碰到了諸多技術(shù)、倫理以及法律問(wèn)題。將來(lái)基因治療的重要目標(biāo)是在法律和倫理規(guī)定范疇內(nèi)，開(kāi)發(fā)更加安全高效的基因?qū)胂到y(tǒng)，更加好的服務(wù)于人類。本文重要敘述了基因治療的研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上分析了其應(yīng)用前景。核心詞：基因治療，研究現(xiàn)狀，應(yīng)用前景Abstract：Genetherapyisanewtechnologybywhichpeoplecancuteandpreventmanydiseasesatthelevelofgenes,suchas,geneticdisease,infectionaldisease,cardiovasculardiseaseandautoimmunedisease.Atthepastyears,genetherapyhasbeendevelopedallaroundtheworld,however,ithasalsocomeacrosssomeprobloms,includingtechnology,lawsandethics.Atthefuture,themainaimofgenetherapyistodevelopmoresafeandefficientgenedeliverysystemwithinthelimitsoflawsandethics.Theresearchstatusandapplicationprospectofgenetherapyarediscussedinthispaper.Keywords:genetherapy,researchstatus,applicationprospect目錄摘要........................................................................................................….1核心詞........................................................................................................1Abstract......................................................................................................1Keywords...................................................................................................2基因治療的發(fā)展…................................................................................................….31.1基因治療的概念....................................................................................................….31.2基因治療的歷史….............................................................................…42基因治療的研究現(xiàn)狀....................................................................52.1基因治療的操作流程................................................................52.2基因治療的類型及其選擇........................................................................................................52.3基因治療的臨床應(yīng)用.................................................52.4基因治療的國(guó)內(nèi)狀況………………............52.5基因治療的問(wèn)題………………..3基因治療的應(yīng)用前景分析..............................................................5致謝.............................................................................................................6參考文獻(xiàn).......................................................................................................61基因治療的發(fā)展1.1基因治療的概念基因治療有有廣義和狹義的區(qū)別，廣義理解，基因治療涉及了狹義上的基因治療，另外還涉及運(yùn)用基因藥品進(jìn)行的治療。狹義上的基因治療即普通所說(shuō)的基因治療，是通過(guò)基因轉(zhuǎn)移載體將外源正?；蚧蚴侨斯ず铣傻暮怂岱肿?，如siRNA，特定導(dǎo)入到患者病變部位的靶細(xì)胞，通過(guò)調(diào)控目的基因的體現(xiàn)，克制、校正、替代或是賠償缺點(diǎn)或異?；?，從而恢復(fù)靶細(xì)胞組織以及器官的正常生理功效，進(jìn)而達(dá)成治療疾病的一種新型治療辦法［1］。基因治療的慣用辦法有兩種，一種是體外療法，即在體外用基因轉(zhuǎn)染病人的靶細(xì)胞，然后吧轉(zhuǎn)染的靶細(xì)胞輸入病人體內(nèi)，最后治療病人的不是基因藥品而是基因修飾后的細(xì)胞；另一種是體內(nèi)治療，即將將外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi)病變的細(xì)胞、組織或細(xì)胞中，以達(dá)成治療的目的。這些基因藥品不僅能夠是完整基因，也能夠是基因片段（DNA或RNA）,能夠是替代治療，也能夠是克制性治療，不僅能夠治療疾病，也能夠防止疾病［2］。1.2基因治療的歷史基因治療的構(gòu)想最初始于1967年，隨即1980年外源基因成功導(dǎo)入小鼠，科學(xué)家從此開(kāi)始基因治療的嘗試。直到1990年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）的兩位專家用腺苷酸脫氨酶（ADA）基因?qū)胍晃挥捎贏DA基因的缺點(diǎn)罹患嚴(yán)重免疫缺損的4歲患者的淋巴細(xì)胞內(nèi)并獲得成功。這是首例基因治療成功的例子，促使世界各國(guó)盲目掀起了基因治療的研究熱潮。，法國(guó)巴黎內(nèi)克爾（Necker）小朋友醫(yī)院運(yùn)用基因治療使多名有免疫缺點(diǎn)的嬰兒獲得了正常的免疫功效，是基因治療自起始之初最大的成功。深圳賽百諾基因技術(shù)有限公司將世界上第一種基因治療的藥劑重組人p53抗癌注射液成功面對(duì)市場(chǎng)，成為全球基因治療產(chǎn)品化的里程碑。但是基因治療即使為人類健康拓寬了美妙前景，但是某些核心的問(wèn)題還沒(méi)能解決，在臨床上應(yīng)用中開(kāi)始出現(xiàn)某些弊端，在1999年美國(guó)就出現(xiàn)了一起因使用先病毒載體造成的致死事件，促使人們重新考慮怎么合理運(yùn)用基因治療才干最大程度的為人類健康謀福?，F(xiàn)在，基因治療在癌癥、心血管疾病、遺傳病等的治療以及疫苗、凝血因子等基因藥品的生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用［3］。2基因治療的研究現(xiàn)狀2.1基因治療的操作流程（1）大多數(shù)狀況下以人類正常組織的mRNA為模板，這樣就避免了以基因組模板造成的克隆冗長(zhǎng)的內(nèi)含子的狀況。其中，開(kāi)放讀碼框（ORF）是形式治療作用的核心，但是某些特定基因的內(nèi)含子和非翻譯區(qū)也可能起調(diào)控作用，對(duì)治療起輔助作用，這種狀況就需要選擇性的克隆。（2）構(gòu)建基因體現(xiàn)的載體將上述克隆得到的片段連接到特定的載體中，構(gòu)成重組質(zhì)粒。除了上述含有治療的基因外，還要有一種強(qiáng)勁的啟動(dòng)子。高校特異性的體現(xiàn)調(diào)控元件可控制基因體現(xiàn)量，減少體現(xiàn)量過(guò)高引發(fā)的副作用。（3）治療基因的導(dǎo)入治療基因?qū)氚屑?xì)胞內(nèi)后才干發(fā)揮作用，其中基因?qū)胂到y(tǒng)中用到的導(dǎo)入載體可分為病毒載體和非病毒載體兩類。其中病毒載體中最慣用的腺病毒載體。慢病毒載體的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)y帶的治療基因整合到靶細(xì)胞的基因組中，穩(wěn)定的隨靶細(xì)胞的分裂而分裂。但是，治療基因插入基因組是隨機(jī)的，插入不當(dāng)會(huì)活化癌基因或是破壞抑癌基因或造成基因突變，造成潛在危險(xiǎn)。非病毒載體涉及脂質(zhì)體、基因槍、磷酸鈣共沉淀法等。其介導(dǎo)的治療基因?qū)氚屑?xì)胞是瞬時(shí)的，其體現(xiàn)產(chǎn)物會(huì)隨著細(xì)胞分裂而淡化最后失去功效。但是不會(huì)產(chǎn)生因插入靶細(xì)胞基因組而造成的副作用。安全性優(yōu)于病毒載體。（4）檢測(cè)基因治療效果治療基因在靶細(xì)胞內(nèi)長(zhǎng)效體現(xiàn)是抱負(fù)狀況，因此需要通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)［3］。2.2基因治療的類型及其選擇現(xiàn)在實(shí)施的基因治療重要涉及替代性基因治療、反義基因治療與自殺基因治療等。（1）替代性基因治療是指在因基因缺失或變異而造成該基因功效缺失的病人體內(nèi)引入正常基因，使該基因在病人體內(nèi)體現(xiàn)正常蛋白質(zhì)，彌補(bǔ)缺點(diǎn)而達(dá)成治療的目的。類似這樣的由于基因缺失或突變而使基因?qū)嵭Щ蚬πЬ窒扌远l(fā)的疾病，都能夠通過(guò)在患者體內(nèi)引入正?；虻霓k法加以治療。（2）反義基因治療，是指將致病的核心基因的一種小片段通過(guò)載體導(dǎo)入病態(tài)細(xì)胞從而制止該基因從DNA到mRNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程以及mRNA翻譯成蛋白質(zhì)的過(guò)程從而實(shí)現(xiàn)治療目的?；蛲蛔冇袝r(shí)是無(wú)意的，有時(shí)會(huì)使基因失效，有時(shí)則會(huì)引發(fā)癌變，另外某些基因的過(guò)體現(xiàn)也會(huì)引發(fā)癌變。因此治療這些疾病最抱負(fù)的辦法就是讓他們沉默不體現(xiàn)，反義基因治療就是最佳的選擇。（3）自殺基因治療，是指將編碼某一種敏感因子的基因?qū)肽[瘤細(xì)胞，使原本無(wú)毒或低毒的藥品在該類型的細(xì)胞中被催化成有毒的物質(zhì)，進(jìn)而殺死該類型腫瘤細(xì)胞，人類正常細(xì)胞因沒(méi)能導(dǎo)入該基因而保持無(wú)毒或低毒。但是這種有個(gè)核心的缺點(diǎn)，就是該基因載體的導(dǎo)入可能特異性不強(qiáng)，有可能導(dǎo)入到正常的細(xì)胞中從而殺死正常細(xì)胞，造成“誤傷”，擴(kuò)大傷害效應(yīng)［3］。2.3基因治療的臨床應(yīng)用在過(guò)去四十?dāng)?shù)年的時(shí)間中，基因治療已經(jīng)從之前的臨床實(shí)驗(yàn)前階段過(guò)渡到了臨床實(shí)驗(yàn)階段，并且已經(jīng)應(yīng)用于治療多個(gè)疾病，涉及某些遺傳病如血友病和地中海貧血癥、人類免疫缺點(diǎn)疾病、癌癥等。到現(xiàn)在為止，靠近30多個(gè)國(guó)家已經(jīng)完畢或正在進(jìn)行同意的基因治療臨床實(shí)驗(yàn)已超出了1650多項(xiàng)（圖1）。其中絕大多數(shù)用于癌癥治療。圖1已完畢或正在完畢的基因治療臨床實(shí)驗(yàn)的地理分布（參考網(wǎng)址.co.uk/genmed/clinical）1989年，Rosenberg和他的同事在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）對(duì)黑色素瘤病人實(shí)施了第一例基因治療的臨床實(shí)驗(yàn)。1990年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）的兩位專家用腺苷酸脫氨酶（ADA）基因?qū)胍晃挥捎贏DA基因的缺點(diǎn)罹患嚴(yán)重免疫缺損的4歲患者的淋巴細(xì)胞內(nèi)并獲得成功。Fischer和他的同事用逆轉(zhuǎn)錄病毒系統(tǒng)進(jìn)行基因治療，成功治愈了患有重癥聯(lián)合免疫缺點(diǎn)的病人。近來(lái)，隨著腫瘤生物學(xué)的進(jìn)步，人們對(duì)信號(hào)通路理解的越來(lái)越多，這些知識(shí)的掌握使得人們能夠開(kāi)發(fā)更高效低毒的基因治療。腫瘤破壞性的基因治療是直接殺死腫瘤細(xì)胞，而免疫治療則是通過(guò)接種疫苗或者效應(yīng)T細(xì)胞修飾等辦法間接引發(fā)對(duì)腫瘤的免疫反映?，F(xiàn)在，發(fā)展防止性治療相對(duì)于治療性治療更有前景。如圖2所示，免疫治療占基因治療臨床實(shí)驗(yàn)的50%左右，但是自殺基因治療只占了8.2%，RNAi技術(shù)應(yīng)用占1.7%左右。圖2基因治療臨床實(shí)驗(yàn)中所用的基因治療類型（參考網(wǎng)址.co.uk/genmed/clinical）5月，美國(guó)FDA同意了第一種用于免疫治療前列腺癌的藥品PROVENGE，在其它國(guó)家也有針對(duì)不同腫瘤的免疫制劑上市?，F(xiàn)在免疫調(diào)節(jié)基因治療有下列幾個(gè)途徑。主動(dòng)免疫療法通過(guò)注射腫瘤特異性的抗原，由抗原呈遞細(xì)胞（APCs）將抗原呈遞給特定類型的T細(xì)胞引發(fā)針對(duì)腫瘤細(xì)胞特異性的免疫反映的過(guò)程。其中特異性的抗原普通是由腺病毒攜帶傳遞。獲得性免疫性療法該辦法是將在體外加工改造后的效應(yīng)T細(xì)胞轉(zhuǎn)移給病人，有效反映率比較低，但是如果其它治療方略不奏效的狀況下能夠采用這種辦法。另外，溶瘤病毒療法也是一種有效的基因療法。溶瘤病毒可復(fù)制并引發(fā)腫瘤細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞溶解后會(huì)釋放成熟的病毒顆粒，再次感染鄰近的細(xì)胞。其中，ONYX-015是第一種用于臨床實(shí)驗(yàn)的溶瘤病毒，能夠在p53陰性的細(xì)胞中復(fù)制并選擇性殺死宿主細(xì)胞?？寡芑蛑委熌軌蛴酶脑爝^(guò)的病毒載體將上調(diào)血管克制因子的藥品或是克制血管生成的藥品特意導(dǎo)入腫瘤位點(diǎn)，從而治療腫瘤。值得一提的是，許多腫瘤發(fā)生都是p53基因突變或是失活造成的，為此能夠用病毒載體將改造后的p53導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞從而使其恢復(fù)功效達(dá)成治療的效果?，F(xiàn)在涉及中國(guó)在內(nèi)的兩項(xiàng)該項(xiàng)產(chǎn)品也正在用于臨床研究［4］。2.4基因治療的國(guó)內(nèi)狀況我國(guó)基因治療的研究工作開(kāi)展的也相對(duì)較早，早在1991年我國(guó)就開(kāi)展了B型血友病的基因治療，并且獲得了較好的成效。“九五”期間在基因?qū)牒突蛑委熍R床實(shí)驗(yàn)等方面都獲得了很大的進(jìn)展，涉及惡性腦膠質(zhì)瘤、惡性腫瘤、哽塞型外周血管病等在內(nèi)的6種基因治療方案已經(jīng)進(jìn)入了臨床研究。另外在基因治療核心的技術(shù)研究方面也獲得了重大的突破，建立了高效靶向性的非病毒導(dǎo)入系統(tǒng)以及病毒載入系統(tǒng)—AAV、HSV載體、人造血干細(xì)胞的擴(kuò)增、定向分化以及基因?qū)爰夹g(shù)，這些技術(shù)都獲得了國(guó)內(nèi)或國(guó)際的專利。隨著研究工作的不停進(jìn)一步，基因治療從實(shí)驗(yàn)階段轉(zhuǎn)向了臨床試用階段。現(xiàn)在，基因治療在我國(guó)已被用于治療惡性腫瘤、心臟病、關(guān)節(jié)炎、風(fēng)濕病等疑難雜癥。因此有專家預(yù)測(cè)基因治療將成為后來(lái)一種慣用的治療手段［1］。2.5基因治療的問(wèn)題基因治療與傳統(tǒng)辦法比較，含有諸多優(yōu)勢(shì)，但是自誕生之日起，也非議不停。任何事物都有兩面性，基因治療也是一把雙刃劍，在給人類健康帶來(lái)福音的同時(shí)，也存在某些問(wèn)題，涉及倫理問(wèn)題、安全問(wèn)題、濫用問(wèn)題記憶基因?qū)＠麊?wèn)題等。2.5.1安全問(wèn)題在以上敘述基因治療的分子機(jī)理時(shí)，曾提到病毒攜帶的基因片段能夠整合到靶細(xì)胞的基因組里，隨著宿主細(xì)胞的復(fù)制而復(fù)制。但是由于其整合到基因組里的位點(diǎn)是隨機(jī)的，有時(shí)整合到某些位點(diǎn)可能影響基因的調(diào)控機(jī)制或是其它功效，造成不可預(yù)計(jì)的功效。例如產(chǎn)生突變，突變?cè)隗w內(nèi)積累到一定程度或使人體產(chǎn)生病變。另外，現(xiàn)階段用的載體存在特異性不高的缺點(diǎn)，在導(dǎo)向靶細(xì)胞的同時(shí)也有可能進(jìn)入臨近正常細(xì)胞造成正常細(xì)胞功效失常，進(jìn)而影響人體的正常機(jī)理，造成病變。具體來(lái)說(shuō)，基因治療的安全問(wèn)題能夠分為下列兩類：基因技術(shù)方面（1）現(xiàn)在的基因?qū)胂到y(tǒng)不成熟，重要體現(xiàn)為構(gòu)造不穩(wěn)定、干擾基因組的功效和治療基因很難達(dá)成靶細(xì)胞內(nèi)隱患，需要構(gòu)建更有效的病毒載體。（2）用于臨床治療的基因數(shù)量有限，只有10余種，并且對(duì)大多數(shù)多基因遺產(chǎn)病臨時(shí)沒(méi)有有關(guān)的基因治療，即使找到有關(guān)的基因，但是治療這種疾病的作用機(jī)制也有待闡明。如果對(duì)整個(gè)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行干預(yù)，未知的因素太多，可能產(chǎn)生不但愿的成果。（3）基因治療達(dá)成靶細(xì)胞的盲目性較大，體現(xiàn)的可控性差，并且存在激活患者潛在致癌基因的可能性。（4）針對(duì)生殖細(xì)胞的基因治療可能對(duì)后裔產(chǎn)生病原性影響。該類型的基因治療從理論上能夠根本上治愈某一類型的遺傳病，但是由于基因整合的隨機(jī)性，可能產(chǎn)生不可預(yù)知的傷害，對(duì)后裔有不好影響。另外，在技術(shù)運(yùn)用的主體方面，也存在某些安全問(wèn)題。首先在商業(yè)利益的驅(qū)動(dòng)下，某些治療者為了謀取利益，可能會(huì)隱藏治療潛在的風(fēng)險(xiǎn)。有些治療者為了實(shí)驗(yàn)研究也有可能不考慮患者的生命安全，造成悲劇的發(fā)生。另首先，生殖細(xì)胞的治療會(huì)造成人們片面盲目追求后裔的最優(yōu)化，造成諸多人鋌而走險(xiǎn)［5］。2.5.2倫理問(wèn)題由于目的基因一旦整合到病人靶細(xì)胞的體內(nèi)，就造成了病人基因組的變化，造成病人遺傳信息的變化，理論上改造的是整個(gè)病人，這與人們的倫理觀念相悖。特別是針對(duì)生殖細(xì)胞基因治療而言，基因治療將變化細(xì)胞中的DNA序列，并將這種變化遺傳給后裔。長(zhǎng)此下去，人類適應(yīng)環(huán)境的能力將大大下降，同時(shí)基因治療還會(huì)加大人口老齡化程度，加重社會(huì)負(fù)擔(dān)。除此以外，基因治療也會(huì)涉及到患者的知情權(quán)以及隱私問(wèn)題等。2.5.3法律問(wèn)題基于以上安全問(wèn)題和倫理問(wèn)題，建立并完善有關(guān)法律法規(guī)來(lái)規(guī)范基因治療領(lǐng)域是極其必要的，這樣才干防患于未然，采用有效的防備方法，這樣就能夠在一定程度上避免這一技術(shù)的濫用。法律是社會(huì)關(guān)系的調(diào)控器，也理應(yīng)是規(guī)制基因治療行為的最佳武器。在國(guó)外一項(xiàng)基因治療的實(shí)施都要通過(guò)嚴(yán)格的程序?qū)徍?。在英?guó)，基因治療比其它新藥實(shí)施更加嚴(yán)格，還要得到地方倫理委員會(huì)和基因治療委員會(huì)的審查和同意，最后由醫(yī)學(xué)管理機(jī)構(gòu)頒發(fā)該方案的許可證。在法國(guó)，明令嚴(yán)禁基因治療應(yīng)用于生殖細(xì)胞治療。在奧地利，體細(xì)胞的基因治療只能在被同意的醫(yī)院里由特定的醫(yī)療小組實(shí)施［6］。我國(guó)對(duì)基因治療還沒(méi)有專門(mén)的法律法規(guī)，這就可能造成基因治療在我國(guó)的濫用。甚至有些醫(yī)院打著基因治療的招牌做虛假性廣告。因此在基因治療越來(lái)越重要的今天，盡快完善有關(guān)法律法規(guī)迫在眉睫。我國(guó)應(yīng)主動(dòng)借鑒國(guó)外有關(guān)基因治療立法上的有利經(jīng)驗(yàn)，最大程度的運(yùn)用基因治療為人類健康事業(yè)謀求福利。3基因治療的應(yīng)用前景分析正如在本文前面部分所述，現(xiàn)在，基因治療領(lǐng)域存在的問(wèn)題重要是安全性和有效性的問(wèn)題。事實(shí)上，自1995年以來(lái)，全世界基因治療的科學(xué)工作者都在致力于探究更高效安全的載體導(dǎo)入系統(tǒng)，也出現(xiàn)了諸多新思路和新辦