《非肿瘤病基因》PPT课件.ppt

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1、非非肿肿瘤瘤疾疾病病的的基基因因治治疗疗一、免疫系统和溶酶体储积病一、免疫系统和溶酶体储积病在在1992年年3月月,意意大大利利科科学学家家首首次次应应用用携携带带DNA的的逆逆转转录录病病毒毒处处理理的的骨骨髓髓干干细细胞胞,治治疗疗腺腺苷苷脱脱氨氨酶酶(ADA)缺缺陷陷病病获获得得成成功功后后，1993年年3月月，英英国国、法法国国与与荷荷兰兰的的科科学学家家合合作作，用用类类似似的的方方法法治治疗疗其其它它先先天天性性免免疫疫缺缺陷陷病病，如如T淋淋巴巴细细胞胞病病、嘌嘌呤呤核核苷苷磷磷酸酸化化酶酶缺缺乏乏症、白细胞粘着缺陷病和慢性肉芽肿病等奠定了基础。症、白细胞粘着缺陷病和慢性肉芽肿病

2、等奠定了基础。实实验验表表明明,溶溶酶酶体体储储积积病病也也可可基基因因转转移移到到骨骨髓髓干干细细胞胞的的方方法法进进行行治治疗疗，常常见见的的糖糖原原储储积积症症、脂脂储储症症等等大大约约10余余种种基基因因异异常常的的储储积积病病，基基因因治治疗疗用用于于临临床床上上出出现现不不可可逆逆的的神神经经系系统统损损伤伤之之前前，而而且且新新基基因因在在骨骨髓髓干干细细胞胞中中能能够够长长期期、稳稳定定的的表表达达。这这种种表表达达可可以以矫正病人的遗传缺欠，这是治疗的关键。矫正病人的遗传缺欠，这是治疗的关键。可用造血干细胞基因治疗的某些细胞谱系疾病可用造血干细胞基因治疗的某些细胞谱系疾病疾病

3、疾病遗传特点遗传特点需要补充的酶需要补充的酶靶细胞靶细胞腺苷脱氨酶缺乏症腺苷脱氨酶缺乏症常染色体隐性常染色体隐性腺苷脱氨酶腺苷脱氨酶淋巴细胞淋巴细胞高雪氏病高雪氏病常染色体隐性常染色体隐性葡糖脑苷脂酶葡糖脑苷脂酶巨噬细胞巨噬细胞慢性肉芽肿病慢性肉芽肿病X-连锁连锁NADPH氧化酶氧化酶粒细胞粒细胞地中海贫血地中海贫血常染色体隐性常染色体隐性-株蛋白株蛋白红细胞红细胞二、人体免疫缺陷病毒感染二、人体免疫缺陷病毒感染 人人体体感感染染（HIV）后后，主主要要是是损损害害T淋淋巴巴细细胞胞，使使人人体体丧丧失失免免疫疫功功能能。引引起起系系列列感感染染、死死亡亡。所所以以基基因因治治疗疗HIV感感染

4、染的的首首要要任任务务是是改改变变受受损损的的T淋淋巴巴细细胞胞和和巨巨噬噬细细胞胞，恢恢复复其其正正常常功功能能。从从1992年年起起，治治疗疗HIV感感染染的的5项项基基因因转转移移实实验验已已经经开开始始。尽尽管管将将单单纯纯疱疱疹疹病病毒毒胸胸苷苷激激酶酶作作为为“自自杀杀”基基因因，转转移移到到感感染染HIV的的T淋淋巴巴细细胞胞，对对病病人人有有一一定定的的不不良良反反应应，但但能能够够破破坏坏体体内内含含有有HIV的的T淋淋巴巴细细胞胞。本本实实验验需需要要从从感感染染HIV和和伴伴发发淋淋巴巴细细胞胞瘤瘤病病人人的的血血液液中中分分离离与与克克隆隆T细细胞胞，载载体体外外细细胞

5、胞培培养养中中进进行行遗遗传传学学修修饰饰，使使之之成成为为抵抵抗抗感感染染HIV的的T淋巴细胞，然后在静脉输回给病人。淋巴细胞，然后在静脉输回给病人。另另有有2组组实实验验，直直接接注注射射含含有有HIVB包包膜膜基基因因的的逆逆转转录录病病毒毒到到肌肌肉肉，希希望望能能够够诱诱发发机机体体的的细细胞胞毒毒性性T淋淋巴巴细细胞胞对对肌肌肉肉中中HIVB表表达达蛋蛋白白质质的的免免疫疫反反应应等等许许多多研研究究在在进进行行中中。截截至至目目前前为为止止，尚尚无无一一种种方方法法能能在在组组织织细细胞胞培培养养中中，完完全全阻阻断断HIV的的表表达达。因因此此，联联合合应应用用不不同同的的方方

6、法法，提提高高机机体体免免疫疫力力，可能会达到满意的效果。，可能会达到满意的效果。三、重组体疫苗三、重组体疫苗科科学学家家希希望望通通过过直直接接注注射射DNA来来制制造造疫疫苗苗,预预防防各各种种疾疾病病.目目前前用用遗遗传传学学的的方方法法可可以以修修饰饰抗抗原原的的DNA,如如融融合合细细胞胞素素基基因因以以增增加加抗抗原原性性，改改变变微微生生物物的的基基因因或或用用重重组组病病毒毒载载体体携携带带DNA等。等。修修饰饰微微生生物物的的基基因因主主要要有有两两种种方方式式，一一是是去去掉掉致致病病或或生生物物体体存存活活所所必必需需的的基基因因，使使其其从从遗遗传传学学上上丧丧失失能能

7、力力。二二是是插插入入一一个个外外源源性性基基因因，这这种种基基因因可可在在细细菌菌或或寄寄生生虫虫中中表表达达。例例如如删删除除沙沙门门氏氏菌菌存存活活所所必必需需的的基基因因片片段段，制制成成疫疫苗苗，口口服后可诱导机体产生免疫，且不至病。服后可诱导机体产生免疫，且不至病。卡卡介介苗苗使使人人们们广广泛泛应应用用的的免免疫疫媒媒介介物物，它它有有着着20亿亿人人次次应应用用的的良良好好纪纪录录和和刺刺激激免免疫疫的的作作用用。卡卡介介苗苗能能够够重重组组，插插入入病病毒毒（如如HIV），寄寄生生虫虫（如如血血吸吸虫虫）或或肿肿瘤瘤的的基基因因片片段段，形形成成疫疫苗苗。例例如如插插入入血血

8、吸吸虫虫基基因因到到卡卡介介苗苗基基因因组组，在在动动物物实实验验中中，可可刺刺激激机机体体产产生生抗抗体体，有有效效地地预预防防血血吸吸虫虫感感染染。这这种种疫疫苗苗的的应应用用价价值值巨巨大大，世世界界上上有有大大约约二二百百万万人人患患血血吸吸虫病。虫病。另另一一组组实实验验是是直直接接转转送送带带有有病病毒毒载载体体的的基基因因进进入入人人体体内内，近近来来用用狂狂犬犬病病抗抗原原重重组组的的牛牛痘痘病病毒毒接接种种动动物物，可可以以预预防防烷烷熊熊和和狐狐狸狸的的狂狂犬犬病病感感染染，但但在在人人类类会会产产生生较较为为严严重重的的副副作作用用，有有待待牛牛痘痘病病毒毒的的进进一一步

9、步基基因因重组。重组。基因重组载体具有以下优点：基因重组载体具有以下优点：1.载体可以含有多种不同的抗原，因此降低了各种单一免疫制剂的量。载体可以含有多种不同的抗原，因此降低了各种单一免疫制剂的量。2.重重组组载载体体携携带带的的基基因因，不不仅仅可可以以是是感感染染的的抗抗原原基基因因，也也可可包包括括肿肿瘤瘤和自身抗原基因。和自身抗原基因。3.可可以以除除去去微微生生物物的的毒毒性性基基因因和和致致病病力力基基因因，最最大大限限度度地地减减少少了了人人体体应用时的副作用。应用时的副作用。4.应应用用各各种种不不同同的的生生物物体体，可可以以进进行行大大量量的的基基因因转转移移，延延长长免免

10、疫疫持持续续时间，并且很容易转送到大量的人群。时间，并且很容易转送到大量的人群。总总的的来来说说，在在下下一一个个10年年，使使用用重重组组疫疫苗苗将将是是人人体体基基因因治治疗疗的的最最重重要要部分。部分。四、造血系统四、造血系统 基基因因治治疗疗血血液液病病已已有有好好些些年年了了，本本段段将将介介绍绍血血红红蛋蛋白白疾疾病病。基基因因治治疗疗血血红红蛋蛋白白疾疾病病是是比比较较复复杂杂的的，目目前前还还不不能能控控制制血血红红蛋蛋白白产产物物的的量量。对对于于地地中中海海贫贫血血，主主要要是是插插入入一一个个-珠珠蛋蛋白白基基因因，改改善善贫贫血血。这这种种新新的的-珠珠蛋蛋白白基基因因

11、能能产产生生一一定定量量的的-珠珠蛋蛋白白，相相当当于于细细胞胞产产生生的的-珠珠蛋蛋白白。如如果果植植入入的的基基因不能产生相当于细胞内产生因不能产生相当于细胞内产生-珠蛋白量的珠蛋白量的-珠蛋白，病人仍然贫血。珠蛋白，病人仍然贫血。近近来来基基因因疗疗法法的的研研究究集集中中在在如如何何将将基基因因控控制制区区（locuscontrolregion）放放入入载载体体，这这个个区区域域可可以以调调节节-珠珠蛋蛋白白产产生生与与细细胞胞-珠珠蛋蛋白白相相当当的的量量。一一旦旦能能植植入入这这个个有有调调节节功功能能的的部部分分，并并能能表表达达其其功功能能，几几千千位位地地中中海海贫贫血血病病

12、人人将会得到有效的治疗。将会得到有效的治疗。镰镰状状细细胞胞贫贫血血的的基基因因矫矫正正类类似似与与地地中中海海贫贫血血，这这两两种种贫贫血血都都需需要要调调节节功功能能性性-珠珠蛋蛋白白基基因因。另另外外，镰镰状状细细胞胞贫贫血血还还需需要要找找到到一一种种方方法法，能能关关闭闭血血红蛋白的红蛋白的S基因。基因。范范可可尼尼C型型贫贫血血（FanconisanemiatypeC）的的治治疗疗尚尚未未应应用用于于病病人人。这这种种治治疗疗方方法法是是采采用用逆逆转转录录病病毒毒运运载载范范可可尼尼贫贫血血C补补体体（FanconianemiaC-complementingFACC）基基因因进进

13、入入人人外外周周血血的的造造血血祖祖细细胞胞。体体外外研研究究显显示示，这这种种基基因因进进入入FACC缺缺陷陷病病人人的的细细胞胞内内（约约占占15%的的病病人人），可可引引起起祖祖细细胞胞增增多多。这这种种病病人人常常在在获获得得合合适适的的捐捐赠赠骨骨髓髓之之前前，死死于于骨骨髓髓发发育育不不全全和急性白血病，因此给与正常的干细胞可能会对存活有益。和急性白血病，因此给与正常的干细胞可能会对存活有益。五、肺系统五、肺系统目前尚没有办法在实验中常规培养肺细胞，因此不能在体外进行基因目前尚没有办法在实验中常规培养肺细胞，因此不能在体外进行基因修饰，现在的基因转移主要在体内进行。肺系统的基因治疗

14、集中在囊性修饰，现在的基因转移主要在体内进行。肺系统的基因治疗集中在囊性纤维化病（纤维化病（CysticFibrosis，CF）。本病为常染色体隐性遗传，在不同种）。本病为常染色体隐性遗传，在不同种族人群中差异很大。英国的隐性遗传基因携带率为族人群中差异很大。英国的隐性遗传基因携带率为1/22，临床发病率为千，临床发病率为千分之一。亚洲较少见，发病率约为分之一。亚洲较少见，发病率约为10万分之一。囊性纤维化病是由于患万分之一。囊性纤维化病是由于患者的腺上皮功能失调，氯离子不能排除腺上皮细胞膜，钠离子不能进入，者的腺上皮功能失调，氯离子不能排除腺上皮细胞膜，钠离子不能进入，使腺上皮表面被一层粘稠

15、的分泌物覆盖，以至阻塞腺管。本病主要累及使腺上皮表面被一层粘稠的分泌物覆盖，以至阻塞腺管。本病主要累及呼吸道和消化道。呼吸道和消化道。1985年年发发现现囊囊性性纤纤维维化化病病的的CF基基因因位位点点在在7q31-32，1989年年加加拿拿大大多多伦伦多多一一组组人人员员证证实实了了本本病病是是因因编编码码细细胞胞膜膜上上形形成成氯氯化化物物通通道道的的一一个个大大蛋蛋白白质质的的基基因因-囊囊性性纤纤维维化化超超膜膜传传导导调调节节物物（CFTR）发发生生突突变变所所至至。现现在在已已有六组进行人体的临床试验。有六组进行人体的临床试验。六、心血管系统六、心血管系统先先天天性性心心血血管管疾

16、疾病病的的基基因因治治疗疗尚尚有有困困难难，它它不不是是单单一一基基因因疾疾病病，如如果果发发现它与基因突变有关，遗传矫正也需要在心脏结构形成之前进行。现它与基因突变有关，遗传矫正也需要在心脏结构形成之前进行。家家族族性性高高胆胆固固醇醇血血症症是是应应该该进进行行基基因因治治疗疗的的。本本病病是是常常染染色色体体隐隐性性遗遗传传，发发病病率率约约为为百百万万分分之之一一。由由于于缺缺乏乏低低密密度度脂脂蛋蛋白白受受体体（LDLr），使使血血清清胆胆固固醇醇明明显显升升高高，引引起起儿儿童童期期的的冠冠状状动动脉脉心心脏脏病病。1992年年密密西西根根大大学学首首先先开开始始这这项项工工作作，

17、手手术术切切除除病病人人的的一一部部分分肝肝脏脏，约约200-300g，体体外外肝肝细细胞胞培培养养，用用携携带带LDLr基基因因的的逆逆转转录录病病毒毒载载体体修修饰饰病病人人的的肝肝细细胞胞，然然后后把把修修饰饰后后的的带带有有LDLr的的肝肝细细胞胞通通过过肝肝动动脉脉输输回回肝肝内内。早早期期结结果果显显示示，病病人人血血清清胆胆固固醇醇水水平平下下降降20%-40%，并并提提高高了了机机体体对对胆胆固固醇醇药药物物的的反反应应。在在治治疗疗的的三三个个病病人人中，没有发现基因载体的毒性作用。中，没有发现基因载体的毒性作用。另另一一个个研研究究是是心心肌肌梗梗塞塞后后，心心肌肌纤纤维维

18、的的心心血血管管形形成成。学学者者们们研研究究一一种种能能形形成成心心血血管管的的基基因因，如如成成纤纤维维细细胞胞生生长长因因子子（FGF），动动物物实实验验中中显显示示可可喜的结果。目前正在探索基因转送的方法和形成心血管的确实作用。喜的结果。目前正在探索基因转送的方法和形成心血管的确实作用。七、肝系统七、肝系统基基因因转转移移到到肝肝脏脏是是基基因因治治疗疗研研究究的的另另一一个个领领域域，一一些些与与肝肝脏脏有有关关的的遗遗传传性性疾疾病病，需需要要考考虑虑基基因因治治疗疗。这这些些病病包包括括-1-抗抗胰胰蛋蛋白白缺缺乏乏症症，凝凝血血因因子子和和缺缺乏乏和和血血友友病病。这这些些基基

19、因因可可在在体体内内和和体体外外的的多多种种细细胞胞中中表表达达。目目前前的的困困难难是是缺缺乏乏一一种种体体内内基基因因转送的方法，使新基因在肝脏细胞中有较长时间的表达。转送的方法，使新基因在肝脏细胞中有较长时间的表达。第第一一个个用用基基因因转转移移到到人人体体肝肝细细胞胞的的实实验验是是在在家家族族性性高高胆胆固固醇醇血血症症（famlialhypercholesterolemia，FH）病病人人，用用体体外外转转录录基基因因的的方方法法将将鼠鼠逆逆转转录录病病毒毒携携带带的的低低密密度度脂脂蛋蛋白白受受体体基基因因转转移移进进入入体体外外培培养养的的肝肝细细胞胞，然然后后通通过过肝肝导

20、导管管把把基基因因改改变变的的肝肝细细胞胞注入回肝脏，效果很好。注入回肝脏，效果很好。八八目前存在的问题目前存在的问题(一一)安全性安全性应用病毒载体进行基因治疗的安全性已有较多研究。应用病毒载体进行基因治疗的安全性已有较多研究。1.是感染，是感染，2.是有益基因的丢失，是有益基因的丢失，3.是诱发癌变。是诱发癌变。应用的病毒在使用之前必须经过重组，去除本身的致病应用的病毒在使用之前必须经过重组，去除本身的致病DNA片断，片断，感染性很低在再转移基因进入细胞的过程中，有益基因丢失的可能感染性很低在再转移基因进入细胞的过程中，有益基因丢失的可能性也很低。美国旧金山一组科学家发现，逆转率病毒进入靶

21、细胞后性也很低。美国旧金山一组科学家发现，逆转率病毒进入靶细胞后，只有十万分之一的可能性失去细胞的有益基因。，只有十万分之一的可能性失去细胞的有益基因。关于诱发癌变，人体内细胞中固有的原癌基因，都具有特异性关于诱发癌变，人体内细胞中固有的原癌基因，都具有特异性的激活因素，目前尚未发现已经采用的病毒有激活原癌基因，的激活因素，目前尚未发现已经采用的病毒有激活原癌基因，或掩盖抑癌基因的作用。这需要临床和实验室的长期观察和证实。或掩盖抑癌基因的作用。这需要临床和实验室的长期观察和证实。（二）稳定性目前在动物实验和人的临床治疗中，基因通过（二）稳定性目前在动物实验和人的临床治疗中，基因通过媒介物进入靶

22、细胞后，基因表达不稳定，甚至不表达。靶细胞媒介物进入靶细胞后，基因表达不稳定，甚至不表达。靶细胞在复制时，新基因可能丢失。这可能是由于：在复制时，新基因可能丢失。这可能是由于：基因转录系统基因转录系统不稳定；不稳定；形成不正确的信息形成不正确的信息RNA；基因表达的控制因素复杂；基因表达的控制因素复杂；靶细胞死亡，产生毒素等。靶细胞死亡，产生毒素等。（三）免疫性（三）免疫性临床治疗时需要反复多次注射、喷雾或灌注，使机体产生免疫临床治疗时需要反复多次注射、喷雾或灌注，使机体产生免疫反应，排斥携带基因的病毒或靶细胞反应，排斥携带基因的病毒或靶细胞,给进一步治疗造成困难给进一步治疗造成困难.为减为减

23、少免疫反应少免疫反应,有的科学家已将一种重组基因的腺有的科学家已将一种重组基因的腺病毒病毒,13个月后个月后,再换再换用另一种用另一种.可以避免免疫反应发生。可以避免免疫反应发生。（四）伦理问题（四）伦理问题基因治疗的作用显著，但仍有一定的局限性和潜在的危险性，基因治疗的作用显著，但仍有一定的局限性和潜在的危险性，必须严格控制，只能在人员和设备完善的条件下进行。在美国，必须严格控制，只能在人员和设备完善的条件下进行。在美国，如果需要进行人体的基因治疗，必须经过以下四各委员会批准：如果需要进行人体的基因治疗，必须经过以下四各委员会批准：伦理小组、生物安全小组、重组伦理小组、生物安全小组、重组DN

24、A咨询委员会（咨询委员会（RAC）及食）及食品和药物管理局（品和药物管理局（FDA）。另外，目前基因治疗只限于应用常）。另外，目前基因治疗只限于应用常规治疗存活不超过规治疗存活不超过10年者，并不准用于胎儿。年者，并不准用于胎儿。九展望九展望为了使基因治疗更广泛的开展，必须解决如下问题：为了使基因治疗更广泛的开展，必须解决如下问题：1改善载体的设计改善载体的设计2提高基因载体转移到靶细胞的效率提高基因载体转移到靶细胞的效率3建立更理想的传送系统，例如通过导管可将基因载体建立更理想的传送系统，例如通过导管可将基因载体直接送到病变部位直接送到病变部位4能够观测宿主细胞和载体之间的相互作用，建立稳定

25、、能够观测宿主细胞和载体之间的相互作用，建立稳定、持久的基因表达及表达调节系统持久的基因表达及表达调节系统5最大限度地减少载体对病人的危险性最大限度地减少载体对病人的危险性小小结结:1.试述人体感染试述人体感染(HIV)大地基因治疗的设想大地基因治疗的设想?2.基因重组载体具有哪些优点基因重组载体具有哪些优点?3.目前目前,能够对造血系统、肝系统、肺系统、能够对造血系统、肝系统、肺系统、心血管系统中哪些疾病可初探开展基因治疗？心血管系统中哪些疾病可初探开展基因治疗？选修课选修课“基因与基因治疗基因与基因治疗”试题试题学号学号系系(专业专业)姓名姓名分数分数1.举例说明染色体的区、带、亚带的命名原则举例说明染色体的区、带、亚带的命名原则2.何谓基因突变？常见的基因突变种类有哪些？何谓基因突变？常见的基因突变种类有哪些？3.常见的染色体数目突变与结构突变有哪些？常见的染色体数目突变与结构突变有哪些？4.Down综合症的核型是什么？有哪些临床表现？综合症的核型是什么？有哪些临床表现？5.何谓基因治疗？世界上第一例基因治疗的基础是什么？何谓基因治疗？世界上第一例基因治疗的基础是什么？其其基本治疗步骤有哪些？基本治疗步骤有哪些？6.简述抑癌基因简述抑癌基因P53作用机理是什么？作用机理是什么？谢谢 谢！谢！