疾病与人类健康(精)课件.ppt

第八章第八章 疾病与人类健康疾病与人类健康8.1 肿瘤与癌症肿瘤与癌症8.2 人免疫缺损病毒人免疫缺损病毒HIV8.3 乙型肝炎病毒乙型肝炎病毒HBV8.4 基因治疗基因治疗疾病的发生其实都直接与间接基因有关。人类疾病的发生其实都直接与间接基因有关。人类疾病都是疾病都是“基因病基因病”。可将人类疾病分为三大。可将人类疾病分为三大类：类： 经典单基因病经典单基因病 主要病因是某个基因位点上产生主要病因是某个基因位点上产生了缺陷等位基因。了缺陷等位基因。 多基因病多基因病 病的发生涉及多个基因及调控这些基因病的发生涉及多个基因及调控这些基因表达的环境因子之间的相互作用表达的环境因子之间的相互作用 。 获得性基因病获得性基因病 由病原微生物感染引起的传染病，由病原微生物感染引起的传染病，病原病原 基因组与人类基因组相互作用的结果，都涉基因组与人类基因组相互作用的结果，都涉及基因结构与表达模式的改变。及基因结构与表达模式的改变。8.1 肿瘤与癌症肿瘤与癌症癌（癌（ cancer）是一群不受生长调控而繁殖）是一群不受生长调控而繁殖的细胞，也称恶性肿瘤。的细胞，也称恶性肿瘤。癌是由肿瘤细胞经过癌是由肿瘤细胞经过一系列突变转化而癌的。一系列突变转化而癌的。20世纪世纪50年代以来，年代以来，肿瘤医学的研究成就：肿瘤医学的研究成就：癌基因的发现及其研癌基因的发现及其研究的深入；究的深入；染色体畸变与致癌基因表达相互染色体畸变与致癌基因表达相互关系的揭示；关系的揭示；抑癌基因的发现及表达调控。抑癌基因的发现及表达调控。西北癌变的分子基础是基因突变，西北癌变的分子基础是基因突变，DNA的变化的变化和不正常活动导致了细胞癌变。和不正常活动导致了细胞癌变。 图（图（8-1）肿瘤组织示意图）肿瘤组织示意图癌基因（癌基因（oncogene）可分为两大类：）可分为两大类：一一类是病毒癌基因（类是病毒癌基因（viral oncogene,v-onc），编码病毒癌基因的主要有编码病毒癌基因的主要有DNA病毒和病毒和RNA病毒。病毒。第二类是细胞转化基因可能就使存在于人体正第二类是细胞转化基因可能就使存在于人体正常细胞中的原癌基因的突变产物常细胞中的原癌基因的突变产物，广泛存在于，广泛存在于生物界，有相当高的保存性，属于生物界，有相当高的保存性，属于“看家基看家基因因”，正常表达时对细胞的生长和分化有调控，正常表达时对细胞的生长和分化有调控的作用。的作用。1910年，年，Rous就发现带有肉瘤病毒（一就发现带有肉瘤病毒（一种反转录病毒）的鸡肉瘤无细胞滤液能在鸡体种反转录病毒）的鸡肉瘤无细胞滤液能在鸡体内诱发新的肉瘤。这种病毒的基因组是由单链内诱发新的肉瘤。这种病毒的基因组是由单链RNA组成的，一般只有组成的，一般只有6-9kb。图（图（8-3）反转录基因结构示意图）反转录基因结构示意图RU5LeadergagpolenvU3RPBSPPT图（图（8-4）反转录病毒插入引起）反转录病毒插入引起c-myc基因活化的几种可能途径基因活化的几种可能途径（a）启动区启动区外显子外显子1，2和和3LTRLTRLTRLTR（d）（c）（b）反转录病毒反转录病毒 c-myc 序列序列整合的反转录病毒整合的反转录病毒DNA分子称为原病毒分子称为原病毒（provirus）,它能指导病毒它能指导病毒m RNA 的合成，的合成，并利用宿主细胞中的蛋白质合成机器，翻译生并利用宿主细胞中的蛋白质合成机器，翻译生成病毒外壳蛋白等，最后组装成病毒颗粒。成病毒外壳蛋白等，最后组装成病毒颗粒。已已经在各种反转录病毒中发现了许多致癌基因，经在各种反转录病毒中发现了许多致癌基因，它们感染后诱导宿主产生肿瘤的主要原因是激它们感染后诱导宿主产生肿瘤的主要原因是激活特定基因表达；破坏宿主细胞本身固有的平活特定基因表达；破坏宿主细胞本身固有的平衡，导致细胞发生转化。衡，导致细胞发生转化。 8.1.1.1急性转化型和非急性转化型急性转化型和非急性转化型根据反转录病毒转化细胞的能力，将其分为两根据反转录病毒转化细胞的能力，将其分为两大类：一类为急性转化型，另一类则称为非急性转大类：一类为急性转化型，另一类则称为非急性转化型。化型。8.1.1.2 v-onc 基因的起源基因的起源转录病毒基因组中所带有的转录病毒基因组中所带有的onc基因并非来自病基因并非来自病毒本身而是这些病毒在感染动物或人体之后获得的毒本身而是这些病毒在感染动物或人体之后获得的细胞原癌基因。各种脊椎动物染色体细胞原癌基因。各种脊椎动物染色体DNA上都有与上都有与src相类似的相类似的DNA序列，说明它是正常细胞中这些基序列，说明它是正常细胞中这些基因是不表达的，只有在细胞发生癌变时才有活性，因是不表达的，只有在细胞发生癌变时才有活性，所以称为所以称为原癌基因原癌基因图（图（8-5）劳斯氏肉瘤病毒基因结构及）劳斯氏肉瘤病毒基因结构及c-src原癌基因的转变原癌基因的转变表（表（8-1）部分）部分c-onc和和v-onc基因编码区比较基因编码区比较基因基因c-onc 中的中的密码子数密码子数v-onc中的密中的密码子数码子数不相同氨不相同氨基酸数基酸数相似性相似性/%v-onc中缺失的中缺失的区域区域mos3963691197无无ras189189398无无ras189189796无无sis2202201892无无myc417417299无无src5335141697C端端fins9809302099C端端erbB12106009983N端、端、C端端erbA4083962295N端端erb6403721197N端、端、C端端图（图（8-6）上表皮癌的发生过程示意图）上表皮癌的发生过程示意图8.1.2 原癌基因（细胞转化基因）产物及分类原癌基因（细胞转化基因）产物及分类 病毒感染会诱发细胞癌变外，非病毒因子（如病毒感染会诱发细胞癌变外，非病毒因子（如放射性物质化学试剂亚硝酸，烷化剂等）也能诱导放射性物质化学试剂亚硝酸，烷化剂等）也能诱导细胞转化。通过某种激活机制改变了细胞内原有的细胞转化。通过某种激活机制改变了细胞内原有的遗传信息，使细胞发生恶性转化。充分说明内源基遗传信息，使细胞发生恶性转化。充分说明内源基因在细胞转化中的地位。引起细胞恶性转化的因子因在细胞转化中的地位。引起细胞恶性转化的因子仍然是仍然是DNA，化学诱变后的细胞中同样存在着决定，化学诱变后的细胞中同样存在着决定细胞命运的致癌基因。细胞命运的致癌基因。图（图（8-7）黄曲霉素（）黄曲霉素（aflatoxin）导致细胞发生癌变的分子机制）导致细胞发生癌变的分子机制根据原癌基因产物在细胞中的位置，可将根据原癌基因产物在细胞中的位置，可将其分为其分为3类：类：第一类：与膜结合的蛋白，只要有第一类：与膜结合的蛋白，只要有erbB、neu、fms、mas、src基因产物；基因产物；第二类：可溶性蛋白，包括第二类：可溶性蛋白，包括mas、sis、fps基基因产物；因产物；第三类：核蛋白，包括第三类：核蛋白，包括myc、ets、jun、和、和myb等基因产物。等基因产物。也常被分为也常被分为6类，类，即蛋白激酶类、生长因即蛋白激酶类、生长因子类、生长因子受体类，子类、生长因子受体类，GTP结合蛋白类、核结合蛋白类、核蛋白类和功能未知类蛋白类和功能未知类。原癌基因产物的一个共。原癌基因产物的一个共同特征是它们都能诱发一系列与细胞生长分化同特征是它们都能诱发一系列与细胞生长分化有关的基因表达，从而改变细胞的表型。有关的基因表达，从而改变细胞的表型。8.1.3 原癌基因的表达原癌基因的表达原癌基因在正常细胞中通常以单拷贝形式存在，原癌基因在正常细胞中通常以单拷贝形式存在，只有低水平的表达或根本不表达。很多情况下，只有低水平的表达或根本不表达。很多情况下，原癌基因的结构发生了点突变或插入、重排、原癌基因的结构发生了点突变或插入、重排、缺失及扩增等，改变其转录活性。缺失及扩增等，改变其转录活性。图（图（8-8）细胞中原癌细胞基因转变为癌基因的主要途径）细胞中原癌细胞基因转变为癌基因的主要途径1.点突变点突变 虽然原癌基因活化导致癌变的原因虽然原癌基因活化导致癌变的原因多种多样，单点突变可能矢最常见的机制。多种多样，单点突变可能矢最常见的机制。图（图（8-9）ras基因的点突变及转化活性分析基因的点突变及转化活性分析2. TR插入插入 LTR是逆转录病毒基因组两端的长是逆转录病毒基因组两端的长末端重复序列（末端重复序列（long ter-mmal repeat）,结构中含有强的启动子序列，当结构中含有强的启动子序列，当LTR插入原插入原癌基因启动子区域或邻近部位后，可从根癌基因启动子区域或邻近部位后，可从根本上改变基因的正常调控规律。本上改变基因的正常调控规律。3. 基因重排基因重排 大多数类型的人肿瘤中存在染色大多数类型的人肿瘤中存在染色体数目和结构异常现象，说明存在原癌基体数目和结构异常现象，说明存在原癌基因重排的可能。因重排的可能。图（图（8-10）abl原癌基因通过选择性染色体重排转变成细胞癌基因原癌基因通过选择性染色体重排转变成细胞癌基因重组位点重组位点重组位点重组位点bcr/abl 融合基因融合基因poly A, bcr/abl 融合基因融合基因mRNABcr/Abl 融合蛋白融合蛋白4. 缺失缺失 原癌基因原癌基因5端上游区存在负调控序列，端上游区存在负调控序列，一旦该序列发生缺失或丧失抑制基因表达。一旦该序列发生缺失或丧失抑制基因表达。5. 使每个细胞中基因拷贝数增加，从而直接使每个细胞中基因拷贝数增加，从而直接增加可用的转录模板数以增加基因表达。增加可用的转录模板数以增加基因表达。8.1.4 基因互作与癌基因表达基因互作与癌基因表达1. 染色体构象对原核基因表达的影响染色体构象对原核基因表达的影响 基因表基因表达不仅取决于基因本身及其相邻区域的一达不仅取决于基因本身及其相邻区域的一级结构，也取决于其空间构象，即基因在级结构，也取决于其空间构象，即基因在染色体上的空间排列和染色秩的结构。染色体上的空间排列和染色秩的结构。2. 原癌基因终产物对基因表达的影响原癌基因终产物对基因表达的影响 某种原某种原癌基因产物对另一种原癌基因表达的调控癌基因产物对另一种原癌基因表达的调控作用，包括某种原癌基因产物对自身表达作用，包括某种原癌基因产物对自身表达的反馈调控作用两大类。的反馈调控作用两大类。癌基因产物通过介质传递生长刺激信号的癌基因产物通过介质传递生长刺激信号的部位有部位有3处：处：癌基因产物本身模拟了生长因癌基因产物本身模拟了生长因子，因而与相应的受体作用，以自分泌的方式子，因而与相应的受体作用，以自分泌的方式刺激细胞生长；刺激细胞生长；癌基因产物模拟了已结合配癌基因产物模拟了已结合配体的生长因子受体，从而在无外源生长因子时体的生长因子受体，从而在无外源生长因子时提供了促进细胞分裂的信号；提供了促进细胞分裂的信号；癌基因产物作癌基因产物作用于细胞内生长控制途径，解除了此途径对外用于细胞内生长控制途径，解除了此途径对外源刺激信号的需求。源刺激信号的需求。3. 抑癌基因产物对原癌基因的调控抑癌基因产物对原癌基因的调控 因为抑癌因为抑癌基因产物能抑制细胞的恶性增殖，所以它基因产物能抑制细胞的恶性增殖，所以它也是被认为是一种隐性癌基因。也是被认为是一种隐性癌基因。4. 外源信号对源癌基因表达的影响外源信号对源癌基因表达的影响 细胞外信细胞外信号作用于靶细胞后，通过细胞膜受体系统号作用于靶细胞后，通过细胞膜受体系统或其它直接途径被传递至细胞内，再通过或其它直接途径被传递至细胞内，再通过多种蛋白激酶的活化，对转录因子进行修多种蛋白激酶的活化，对转录因子进行修饰，然饰，然.2发一系列基因的转录激活。发一系列基因的转录激活。图（图（8-11）许多原癌基因参与细胞信号转导过程）许多原癌基因参与细胞信号转导过程8.2 人免疫缺损病毒人免疫缺损病毒HIV人免疫缺损病毒（人免疫缺损病毒（HIV）俗称艾滋病）俗称艾滋病（AIDS）病毒，诱发人类获得性免疫缺损综合）病毒，诱发人类获得性免疫缺损综合征。该病毒在分类上属反转录病毒科征。该病毒在分类上属反转录病毒科（Retroviridae）慢病毒属中的灵长类免疫缺）慢病毒属中的灵长类免疫缺损病毒亚属，损病毒亚属，1983年，法国巴斯德研究所的年，法国巴斯德研究所的Montaginer和美国国家卫生研究所癌症研究所和美国国家卫生研究所癌症研究所Gallo等人首次证实等人首次证实HIV是艾兹病的原因。是艾兹病的原因。表（表（8-4）反转录病毒科主要成员）反转录病毒科主要成员属属 名名典型成员典型成员哺乳动物哺乳动物C型拟转录病毒属型拟转录病毒属小鼠乳腺瘤病毒小鼠乳腺瘤病毒D型拟转录病毒属型拟转录病毒属鼠白血病病毒鼠白血病病毒禽禽C型拟转录病毒属型拟转录病毒属Mason-Pfizer猴病毒猴病毒泡沫病毒属泡沫病毒属禽白血病病毒禽白血病病毒人嗜人嗜T淋巴细胞病毒淋巴细胞病毒人泡沫病毒人泡沫病毒白血病毒属白血病毒属人嗜人嗜T淋巴细胞病毒淋巴细胞病毒慢病毒属慢病毒属人免疫缺损病毒人免疫缺损病毒8.2.1 HIV病毒粒子的形态结构和传染病毒粒子的形态结构和传染艾兹病病毒粒子是一种直径约为艾兹病病毒粒子是一种直径约为100nm的球状病毒，粒子外包被着由两层脂质组成的的球状病毒，粒子外包被着由两层脂质组成的脂膜，这种结合有许多糖蛋白分子（主要是脂膜，这种结合有许多糖蛋白分子（主要是gp40和和gp120）的膜脂源于宿主细胞的外膜。）的膜脂源于宿主细胞的外膜。蛋白质蛋白质p24和和p18组成其核心，内有基因组组成其核心，内有基因组RNA链，链上附着有反转录酶，其功能是催链，链上附着有反转录酶，其功能是催化病毒化病毒RNA的反转录的反转录图（图（8-12）HIV-病毒粒子结构模型图病毒粒子结构模型图HIV依靠血液，血液制品以及人体分泌液，依靠血液，血液制品以及人体分泌液，如奶液和精液等进行传播，它主要感染其他类如奶液和精液等进行传播，它主要感染其他类型如型如B淋巴细胞的单形核细胞等，淋巴细胞的单形核细胞等，HIV感染后可感染后可引起明显病变，形成多核巨细胞，并导致细胞引起明显病变，形成多核巨细胞，并导致细胞死亡。死亡。HIV病毒可以通过所感染细胞扩散到全病毒可以通过所感染细胞扩散到全身，已在淋巴细胞、脑、胸腺、脾等组织发现身，已在淋巴细胞、脑、胸腺、脾等组织发现了该病毒。不同毒株在试管内感染细胞的能力了该病毒。不同毒株在试管内感染细胞的能力差异很大，说明自然界广泛存在着突变株。差异很大，说明自然界广泛存在着突变株。8.2.2 HIV基因组及其编码的蛋白基因组及其编码的蛋白8.2.2.1 HIV基因组结构基因组结构HIV基因组由两条单链正链基因组由两条单链正链RNA组成，每个组成，每个RNA基因组约为基因组约为9.7kb。在。在RNA5端有一帽子结构端有一帽子结构（m7G5GmpNp）,3端有端有poly(A)尾巴。尾巴。HIV的主要的主要基因结构核组织形式与其他反转录病毒相同，均由基因结构核组织形式与其他反转录病毒相同，均由5末端末端LTR、结构蛋白编码区（、结构蛋白编码区（gag）、蛋白酶编码区）、蛋白酶编码区（pro）、具有多种酶活性的蛋白编码区（）、具有多种酶活性的蛋白编码区（pol）、）、外膜蛋白（外膜蛋白（erv）和）和,3末端末端LTR组成。组成。图（图（8-13） HIV-基因结构和所编码的主要蛋白基因结构和所编码的主要蛋白8.2.3 HIV的复制的复制HIV主要侵染人体的主要侵染人体的T淋巴细胞及巨噬细淋巴细胞及巨噬细胞，并通过病毒膜蛋白胞，并通过病毒膜蛋白gp120与细胞表面的与细胞表面的CD4受体蛋白结合，受体蛋白结合，CD4分子含有两个免疫球分子含有两个免疫球蛋白结构域，它在人体内所结合的正常配体是蛋白结构域，它在人体内所结合的正常配体是II型型MHC抗原，抗原，HIV与受体结合后，病毒核心与受体结合后，病毒核心蛋白和两条蛋白和两条RNA链进入细胞，反转录酶以病链进入细胞，反转录酶以病毒毒RNA为模板合成单链为模板合成单链DNA，并由宿主细胞，并由宿主细胞核并整合到染色体上，病毒核酸随细胞的分裂核并整合到染色体上，病毒核酸随细胞的分裂而传至子代细胞，可长期潜伏。而传至子代细胞，可长期潜伏。过程如下：过程如下： 原病毒整合到宿主染色体上，无症状；原病毒整合到宿主染色体上，无症状； 原病毒利用宿主细胞的转录合成系统转录原病毒利用宿主细胞的转录合成系统转录产生病毒产生病毒mRNA，其中一部分编码病毒蛋，其中一部分编码病毒蛋白，基因组白，基因组RNA组装成新的病毒颗粒，组装成新的病毒颗粒，从寄主细胞中释放出来侵染其他健康细胞；从寄主细胞中释放出来侵染其他健康细胞； 寄主细胞瓦解死亡。寄主细胞瓦解死亡。图（图（8-14）HIV-在人体细胞内的复制和侵染过程示意图在人体细胞内的复制和侵染过程示意图在复制合表达量非常高的情况下可立即杀在复制合表达量非常高的情况下可立即杀死细胞，低水平复制合表达时仅造成细胞功能死细胞，低水平复制合表达时仅造成细胞功能失常，而不复制、不表达时病毒基因组以失常，而不复制、不表达时病毒基因组以DNA形式与染色体整合，与宿主长期共存。这就是形式与染色体整合，与宿主长期共存。这就是艾兹病在临床上的潜伏期长短不一，病程快慢艾兹病在临床上的潜伏期长短不一，病程快慢不一的主要原因。不一的主要原因。HIV前病毒整合是随机的，前病毒整合是随机的，病不要求特定的病不要求特定的DNA序列，因而可以整合到染序列，因而可以整合到染色体上的任何部位。色体上的任何部位。8.2.4 HIV-基因的表达调控基因的表达调控与大多数反转录病毒相比，与大多数反转录病毒相比，HIV的最大特的最大特点就是含有许多调控基因。这些基因编码相应点就是含有许多调控基因。这些基因编码相应的调控蛋白，它们在病毒的调控蛋白，它们在病毒RNA的转录、转录的转录、转录后加工、蛋白质翻译包装以及病毒颗粒的释放后加工、蛋白质翻译包装以及病毒颗粒的释放等各个过程中发挥重要作用。等各个过程中发挥重要作用。8.2.4.1 LTR序列序列图（图（8-15）HIV基因组基因组LTR区中区中DNA和和RNA结合蛋白的作用位点结合蛋白的作用位点8.2.5 HIV的感染及致病机理的感染及致病机理HIV初次感染人体后，立即大量复制合扩增。感初次感染人体后，立即大量复制合扩增。感染者血清中出现染者血清中出现HIV抗原，从外周血细胞、脑脊液合抗原，从外周血细胞、脑脊液合骨髓细胞总均能分离出骨髓细胞总均能分离出HIV。这是。这是HIV原发感染的急原发感染的急性期。大约性期。大约70%以上的原发感染后以上的原发感染后2-4周内出现急性周内出现急性感染症状，感染症状，包括发热、咽炎、淋巴肿大、关节疼、包括发热、咽炎、淋巴肿大、关节疼、中枢及外周神经系统病变、皮肤斑丘疹、黏膜溃疡中枢及外周神经系统病变、皮肤斑丘疹、黏膜溃疡等，持续等，持续1-2周后进入周后进入HIV感染的无症状潜伏期。感染的无症状潜伏期。8.2.6 艾滋病的治疗及预防艾滋病的治疗及预防除抗爱滋病药物的研制外，多种用于预防爱除抗爱滋病药物的研制外，多种用于预防爱滋病的疫苗包括传统的减毒疫苗、灭活疫苗、滋病的疫苗包括传统的减毒疫苗、灭活疫苗、重组病毒载体活疫苗、基因工程亚单位疫苗重组病毒载体活疫苗、基因工程亚单位疫苗及合成寡肽疫苗等已经上市及合成寡肽疫苗等已经上市8.3 乙型肝炎病毒乙型肝炎病毒HBV病毒性肝炎是严重威胁人类健康的世界性病毒性肝炎是严重威胁人类健康的世界性传染，引起肝炎的病毒通称肝炎病毒传染，引起肝炎的病毒通称肝炎病毒（hepatitis virus）。已经知道有甲肝病毒）。已经知道有甲肝病毒（HAV）、丙肝病毒（）、丙肝病毒（HCV）、丁肝病毒）、丁肝病毒（HEV）DENG 5种病毒。种病毒。8.3.1 肝炎病毒的分类地位及病毒粒子结构肝炎病毒的分类地位及病毒粒子结构1986年，国际病毒委员正式将乙肝病毒年，国际病毒委员正式将乙肝病毒定为噬肝定为噬肝DNA病毒科成员，病毒科成员，1990年又将该科年又将该科病毒分为正噬肝科病毒属和噬肝科病毒属，病毒分为正噬肝科病毒属和噬肝科病毒属，乙乙肝病毒是正噬肝科属的成员。肝病毒是正噬肝科属的成员。HBV完整粒子完整粒子的直径为的直径为42nm，称为，称为Dane颗粒颗粒，由外膜和由外膜和核壳组成，有很强的感染性。核壳组成，有很强的感染性。图（图（8-17）HBV病毒粒子模型图病毒粒子模型图8.3.2 乙型肝炎基因组及其所编码的主要蛋白乙型肝炎基因组及其所编码的主要蛋白8.3.2.1 基因组结构基因组结构乙肝病毒的基因组是一个有部分单链区的环状双乙肝病毒的基因组是一个有部分单链区的环状双链链DNA分子，两条单链长度不一样，长链的分子，两条单链长度不一样，长链的50%-80%左右。它的左右。它的3末端随不同来源毒株而有不同的缺末端随不同来源毒株而有不同的缺失，所以位置可变，产生了部分环状结构，基因组失，所以位置可变，产生了部分环状结构，基因组依靠正链依靠正链 5端约端约240bp的粘性末端与负链缺口部位的粘性末端与负链缺口部位的互补维持了环状结构。的互补维持了环状结构。图（图（8-18）HBV基因组结构（基因组结构（ayw株）株）不同亚型中核苷酸水平的变异约为不同亚型中核苷酸水平的变异约为10%左左右。同亚型中的变异约为右。同亚型中的变异约为2%左右，最高可达左右，最高可达11.5%。HBV基因组的多态性是该病毒高变异基因组的多态性是该病毒高变异率的分子基础，其生物学意义是近年来率的分子基础，其生物学意义是近年来HBV研研究中的热点之一。究中的热点之一。 8.3.3 HBV的复制的复制乙肝病毒基因组虽为双链乙肝病毒基因组虽为双链DNA，但其复制，但其复制并不通过半保留复制方式，而是通过反转录途并不通过半保留复制方式，而是通过反转录途径，病毒感染宿主后，首先脱掉外壳进入细胞径，病毒感染宿主后，首先脱掉外壳进入细胞质，基因组质，基因组DNA进入细胞核，经进入细胞核，经DNA聚合酶聚合酶修复正链缺失部分，形成共价闭环状双链修复正链缺失部分，形成共价闭环状双链DNA作为转录模板。此后，该环状作为转录模板。此后，该环状DNA在感在感染细胞核中大量扩增，成为染细胞核中大量扩增，成为HBV基因组复制基因组复制时的独特现象。时的独特现象。 其次，其次，HBV基因组在宿主基因组在宿主RNA聚合酶作用聚合酶作用下开始转录，产生各种下开始转录，产生各种mRNA第三步，前基因组中的部分第三步，前基因组中的部分RNA被包装到被包装到核心颗粒中并进行反转录。核心颗粒中并进行反转录。图（图（8-19）HBV基因组的复制过程基因组的复制过程第四步，在第四步，在DNA聚合酶作用下合成正链，聚合酶作用下合成正链，合成自合成自DR1处开始，再经过跳跃转位至处开始，再经过跳跃转位至DR2，这一过程称为这一过程称为“引物易位引物易位”。8.4 基因治疗基因治疗人类疾病的发生，时人体细胞中自身基因人类疾病的发生，时人体细胞中自身基因的改变活由外源病原体的基因产物与人体基因的改变活由外源病原体的基因产物与人体基因相互作用的结果。因此，长期以来，科学家设相互作用的结果。因此，长期以来，科学家设想人类能否最终运用遗传物质，无论是人类自想人类能否最终运用遗传物质，无论是人类自身的或是外源遗传物质来治疗疾病，纠正人体身的或是外源遗传物质来治疗疾病，纠正人体本身基因结构或功能上的错乱，阻止病菌的本身基因结构或功能上的错乱，阻止病菌的 ，杀灭兵变的细胞或抑制外源病原体遗传物质的杀灭兵变的细胞或抑制外源病原体遗传物质的复制，保证人体健康。复制，保证人体健康。8.4.1 基因治疗的历史沿革基因治疗的历史沿革1990年，科学家第一次用反转录病毒为年，科学家第一次用反转录病毒为载体，把腺苷脱氨酶基因（载体，把腺苷脱氨酶基因（ADA）导入来自）导入来自病人自身的病人自身的T淋巴细胞，经扩增后输回患者体淋巴细胞，经扩增后输回患者体内，获得可成功。内，获得可成功。标志着基因治疗时代的开始标志着基因治疗时代的开始。 8.4.1.1 基因治疗的前景分析基因治疗的前景分析1. 基因治疗是将具有治疗价值的基因，即基因治疗是将具有治疗价值的基因，即“治疗基因治疗基因”装配于带有在人体细胞中表装配于带有在人体细胞中表达所必备元件的载体中，导入人体细胞，达所必备元件的载体中，导入人体细胞，直接进行表达。进行基因治疗时毋须对表直接进行表达。进行基因治疗时毋须对表达产物进行分离纯化，因为人细胞本身可达产物进行分离纯化，因为人细胞本身可以完成这个过程。以完成这个过程。2. 可大大降低治疗成本。因为基因治疗不需可大大降低治疗成本。因为基因治疗不需要基因工程中耗资最大的器材与材料费用，要基因工程中耗资最大的器材与材料费用，显著降低了工业化的成本。显著降低了工业化的成本。3. 基因工程的基因工程的“目的基因目的基因” 往往不能有效地往往不能有效地进入细胞而不能备应用于基因工程。但基进入细胞而不能备应用于基因工程。但基因治疗不受上述限制。具有治疗作用，理因治疗不受上述限制。具有治疗作用，理论上均可应用于基因治疗。因此，基因治论上均可应用于基因治疗。因此，基因治疗具有更大的潜力。疗具有更大的潜力。4. 基因治疗则必须将基因直接导入人体细胞，基因治疗则必须将基因直接导入人体细胞，不仅在技术上具有很大难度，而且在有效不仅在技术上具有很大难度，而且在有效性于安全性方面提出了风为苛刻的要求。性于安全性方面提出了风为苛刻的要求。5. 基因治疗仅有基因治疗仅有10年的历史，不少技术还不年的历史，不少技术还不够成熟。所以，它所遇到的风险性更大。够成熟。所以，它所遇到的风险性更大。 8.4.1.2 基因治疗的两大途径基因治疗的两大途径基因治疗的两条主要途径：基因治疗的两条主要途径：ex vivo与与in vivo。1. ex vivo途径途径 指将含外源基因的载体在体外导入指将含外源基因的载体在体外导入人体自身或异体（异种）细胞这种方法不易形成人体自身或异体（异种）细胞这种方法不易形成规模，而且必须有固定的临床基地。规模，而且必须有固定的临床基地。2. in vivo途径途径 这是将外源基因装配于特定的真核这是将外源基因装配于特定的真核细胞表达载体上，直接导入人体内。细胞表达载体上，直接导入人体内。 8.4.2 基因治疗中的病毒载体基因治疗中的病毒载体用于基因治疗的病毒载体应具备以下条件：用于基因治疗的病毒载体应具备以下条件： 携带外源基因并能装配成病毒颗粒；携带外源基因并能装配成病毒颗粒； 介导外源基因的转移和表达；介导外源基因的转移和表达； 对机体没有致病力。对机体没有致病力。8.4.2.1 病毒载体的产生病毒载体的产生研究病毒载体首先要对病毒的基因组结构和功研究病毒载体首先要对病毒的基因组结构和功能有充分的了解，最好在获得病毒基因组全序列信能有充分的了解，最好在获得病毒基因组全序列信息的基础上进行。息的基础上进行。病毒包装容量不超过自身基因组病毒包装容量不超过自身基因组大小的大小的105%-110%。最简单的办法是将适当长度的外源最简单的办法是将适当长度的外源DNA插入病插入病毒基因组的非必需区，包装成重组病毒颗粒毒基因组的非必需区，包装成重组病毒颗粒。8.4.2.2 病毒载体的分类病毒载体的分类 重组型病毒载体重组型病毒载体 无病毒基因的病毒载体无病毒基因的病毒载体8.4.2.3 病毒载体在基因治疗中的应用病毒载体在基因治疗中的应用表（表（8-8）常用病毒载体的特性和适用范围）常用病毒载体的特性和适用范围病毒载体病毒载体生物学特征生物学特征适用范围适用范围反转录病毒载体反转录病毒载体可感染分裂细胞可感染分裂细胞整合到染色体中整合到染色体中表达时间较长表达时间较长有致癌的危险有致癌的危险ex vivo 基因治疗基因治疗肿瘤基因治疗肿瘤基因治疗腺病毒载体腺病毒载体可感染分裂和非分裂细胞可感染分裂和非分裂细胞in vivo 基因治疗基因治疗肿瘤基因治疗肿瘤基因治疗疫苗疫苗不整合到染色体中不整合到染色体中外源基因表达水平高外源基因表达水平高表达时间较短表达时间较短免疫原性强免疫原性强病毒载体病毒载体生物学特征生物学特征适用范围适用范围腺病毒伴随病毒载体腺病毒伴随病毒载体可感染分裂和非分裂细胞可感染分裂和非分裂细胞整合到染色体中整合到染色体中无致病性，免疫原性弱无致病性，免疫原性弱可长期表达外源基因可长期表达外源基因在骨骼肌、心肌、肝脏、视网在骨骼肌、心肌、肝脏、视网膜等组织中表达水平较高膜等组织中表达水平较高in vivo 基因治疗基因治疗ex vivo 基因治疗基因治疗遗传病基因治疗遗传病基因治疗获得性慢性疾病的获得性慢性疾病的基因治疗基因治疗疱疹病毒载体疱疹病毒载体具嗜神经性，可逆轴突传递具嗜神经性，可逆轴突传递可潜伏感染可潜伏感染容量大容量大可感染分裂和非分裂细胞可感染分裂和非分裂细胞神经系统疾病的基神经系统疾病的基因治疗因治疗肿瘤基因治疗肿瘤基因治疗续表续表8.4.2.4 基因治疗中的问题基因治疗中的问题基因治疗要取得突破，必须在基因导入系基因治疗要取得突破，必须在基因导入系统、基因表达的可控性及获得更多更好的治疗统、基因表达的可控性及获得更多更好的治疗基因这三个方面下工夫基因这三个方面下工夫1.靶向性基因导入系统靶向性基因导入系统 基因治疗中的关键基因治疗中的关键 问题是问题是必须将治疗基因送入特定的靶细胞，并在该细胞中必须将治疗基因送入特定的靶细胞，并在该细胞中得到高效表达得到高效表达2.外源基因表达的可控性外源基因表达的可控性 基因导入后表达处于无基因导入后表达处于无调控状态，将会造成严重后果。调控状态，将会造成严重后果。3.治疗基因过少治疗基因过少 致病基因还有待阐明，可选择的致病基因还有待阐明，可选择的靶基因不多。靶基因不多。