1.基因轉移方法
。1)特異正;虻姆蛛x與克。簯弥亟MDNA和分子克隆技術結合基因定位研究成果,已有不少基因并將會有更多人類基因被分離和克隆,這是基因治療的前提,在當代分子生物技術條件下,一般來說,只要有基因探針和準確的基因定位,任何基因都可被克隆。除此,現(xiàn)在既可人工合成DNA探針,還可用DNA合成儀在體外人工合成基因,這些都是在基因治療前,分離克隆特異基因的有利條件。
。2)外源基因的轉移:基因轉移(gene transfer)是將外源基因導入細胞內,其轉移方法較多,常用的要有下列幾類:
1)化學法:將正常基因DNA(及其拷貝)與帶電荷物質和磷酸鈣、DEAE-葡萄糖或與若干脂類混合,形成沉淀的DNA微細顆粒,直接傾入培養(yǎng)基中與細胞接觸,由于鈣離子有促進DNA透過細胞有作用,某些化合物可擾亂細胞膜,故可將DNA輸入細胞內,并整合于受體細胞的基因組中,在適當的條件下,整合基因得以表達,細胞亦可傳代。這種方法簡單,但效率極低,一般1000-100000個細胞中只有一個細胞可結合導入的外源基因。要達到治療目的,就需要從病人獲得大量所需的受體細胞。當然,可以通過選擇培養(yǎng)的方法來提高轉化率。
2)物理法:包括電穿孔法和直接顯微注射法。
、匐姶┛追ǎ弘姶┛追ǎ╡lectroporotion)是將細胞置于高壓脈沖電場中,通過電擊使細胞產生可逆性的穿孔,周圍基質中的DNA可滲進細胞,但有時也會使細胞受到嚴重損傷。
②顯微注射法:顯微注射(microinjection)是在顯微鏡直視下,向細胞核內直接注射外源基因,這種方法應是有效的。但一次只能注射一個細胞,工作耗力費時。此法用于生殖細胞時,有效率可達10%。直接用于體細胞卻很困難。在動物實驗中,應用這種方法將目的基因注入生殖細胞,使之表達而傳代,這樣的動物就稱為轉基因動物,目前成功使用得較多的是轉基因小鼠(transgenic mice),它可作為繁殖大量后代的疾病動物模型。
、壑|體法:脂質體(liposome)法是應用人工脂質體包裝外源基因,再與靶細胞融合,或直接注入病灶組織,使之表達。
3)同源重組法:同源重組(homologous recombination)是將外源基因定位導入受體細胞的染色體上,在該座位因有同源序列,通過單一或雙交換,新基因片段替換有缺陷的片段,達到修正缺陷基因的目的。如在新基因片段旁組裝一Neo基因,則在同源重組后,因有Neo基因,可在含有新霉素(neomycin)的培養(yǎng)基中生長,從而使未插入新基因片段的細胞死亡。對于體細胞基因治療,體外培養(yǎng)細胞的時間不能過長,篩選量大,故在臨床上應用也受限制難以進行。今后如能改進技術,提高重組率,這種定點修正基因的方法仍是有前景的。
4)病毒介導基因轉移:前述的化學和物理方法都是通過傳染方式基因轉移。病毒介導基因轉移(viral mediated gene transfer)是通過轉換方式完成基因轉移,即以病毒為載體(vector),將外源目的基因通過基因重組技術,將其組裝于病毒上,讓這種重組病毒去感染受體宿主細胞,這種病毒稱為病毒運載體(viral vector)。目前應用的有兩種病毒介導基因轉移方法。醫(yī)學全在線www.med126.com
、俜崔D錄病毒載體:反轉錄病毒雖是RNA病毒,但有反轉錄酶,可使RNA轉錄為DNA,再整合到宿主細胞基因組。反轉錄病毒載體有以下的優(yōu)點首先是具有穿透細胞的能力,可使近100%的受體細胞被感染,轉化細胞效率高;其次,它能感染廣譜動物物種和細胞類型而無嚴格的組織特異性;再者隨機整俁的病毒可長期存留,一般無害于細胞,但也存在缺點:這種載體只能把其DNA整合到能旺盛分裂細胞的染色體,而不適合于那些不能正常分裂的細胞,如神經元。最嚴重的問題是由于病毒自身含有病毒蛋白及癌基因,就有使宿主細胞感染病毒和致癌的危險性。因此,人們有目的地將病毒基因及其癌基因除去,僅留它們的外殼蛋白,以保留其穿透細胞的功能,試圖避免上述缺點。這種改造后的病毒稱為缺陷型病毒(defective virus)。這樣的病毒中的反轉錄酶可將RNA轉化為DNA,有助于該DNA順利進入宿主細胞的基因組,而該病毒則死亡。由于病毒整合基因組是隨機的,所以還是可能激活細胞的原癌基因,以及因隨機插入發(fā)生插入突變。
在反轉錄病毒載體中,最常用于人類的是莫洛尼(Mooney)鼠白血病病毒(murine leukemia virus;Mo-MLV),其人工構建的結構如圖14-1。
、贒NA病毒介導載體(DNA viral mekiated vector):DNA病毒包括腺病毒、SV40、牛乳頭瘤病毒、皰疹病毒等,一般認為這類病毒難于改造成缺陷型病毒,實用意義不大,但
圖14-1 Mo-MLV結構示意圖
LTR:長末端重復序列,內含啟動子、增強子及有關調節(jié)順序;gag:病毒核心抗原基因;
env:病毒外殼蛋白基因;pol:反轉錄酶基因