基因工程在醫(yī)學(xué)上的發(fā)展

1、基因工程在醫(yī)學(xué)上的發(fā)展 【摘要】基因治療是目前最具革命性的一項(xiàng)醫(yī)療技術(shù)。隨著人類基因組計(jì)劃的順利實(shí)施，基因治療有望成為治療遺傳病、腫瘤、心血管病、病毒感染及其它難治性疾病的有效手段。本文從基因治療(基因治療的現(xiàn)狀、腫瘤的基因治療)、基因預(yù)防、基因治療技術(shù)、基因治療存在的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展等進(jìn)行綜述?！娟P(guān)鍵詞】基因治療 基因預(yù)防 基因治療技術(shù) 現(xiàn)狀、問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展人類的疾病是由于其本身的基因的核苷酸發(fā)生變化有關(guān)。近年來(lái)，基因治療作為一種安全的、新的疾病治療手段，在一定程度上取得了重大進(jìn)展?；蛑委熁虔煼?，就是利用健康的基因來(lái)填補(bǔ)或替代基因疾病中某些缺失或病變的基因，目前的基因療法是先從患者身上取出

2、一些細(xì)胞，然后利用對(duì)人體無(wú)害的逆轉(zhuǎn)錄病毒當(dāng)載體，把正常的基因嫁接到病毒上，再用這些病毒去感染取出的人體細(xì)胞，讓它們把正?；虿暹M(jìn)細(xì)胞的染色體中，使人體細(xì)胞就可以“獲得”正常的基因，以取代原有的異常基因。一、 基因治療的現(xiàn)狀生物醫(yī)學(xué)的深入研究表明，人類的各種疾病都直接或間接與基因有關(guān)。因此，可認(rèn)為人類的一切疾病都是“基因病”。故人類疾病可分為三大類:一類是單基因病。這類疾病只需一個(gè)基因缺陷即可發(fā)生，如腺苷脫氨基酶(ADA)缺陷癥。二是多基因病。此類疾病的病因大多比較復(fù)雜，不但涉及各個(gè)基因，往往還與環(huán)境因素有關(guān),基因缺陷和疾病表型都具有明顯的多樣性。型糖尿病、腫瘤、心血管疾病等皆屬此類。三是獲得性

3、基因病。此乃病原微生物入侵所致，如艾滋病、乙型肝炎等。因此，理論上，人類所有的疾病都可采用基因治療。二、 腫瘤的基因治療目前治療癌癥的基因療法種類頗多，主要集中在免疫基因治療、藥物敏感性基因治療、腫瘤抑制基因治療治療三個(gè)方面。1免疫基因治療常用方法有：細(xì)胞因子基因治療：將某些細(xì)胞因子基因如IL擬2、IL擬4、IL擬6、B7擬1，GM擬CSF等轉(zhuǎn)染腫瘤細(xì)胞后，增強(qiáng)機(jī)體對(duì)腫瘤細(xì)胞的免疫反應(yīng)。腫瘤抗原基因免疫治療：將某些腫瘤抗原基因如MHC基因等轉(zhuǎn)染腫瘤細(xì)胞，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞免疫原性。反義基因治療：應(yīng)用反義核酸在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平，通過(guò)堿基互補(bǔ)原則封閉某些異?；虻谋磉_(dá)，反義核酸被稱為信息藥物。用抗體抑制癌

4、基因的產(chǎn)物殺滅腫瘤細(xì)胞。另外，端粒酶在形成過(guò)程中依賴一種染色體端粒分泌出的名叫HTERT的蛋白質(zhì)，它是端粒酶產(chǎn)生的基礎(chǔ)和模板。采用基因工程手段對(duì)這種蛋白進(jìn)行改造，抑制端粒酶的產(chǎn)生過(guò)程，從而可以阻止癌細(xì)胞的無(wú)限分裂。2 藥物敏感性基因治療利用單純皰疹病毒胸苷激酶(HSVTK)基因來(lái)治療腦惡性膠質(zhì)瘤，用“自殺基因”插入正在分裂增殖的腫瘤細(xì)胞，并與腫瘤基因組整合而生出胸苷激酶。該酶能使進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，原來(lái)對(duì)該細(xì)胞無(wú)毒的一種叫更昔洛韋的藥物立即成為毒死腫瘤細(xì)胞的“殺手”，并能殺死鄰近的腫瘤細(xì)胞。我國(guó)上海市腫瘤研究所基因?qū)嶒?yàn)室在國(guó)內(nèi)率先研制成功的胸苷激酶基因工程化細(xì)胞制劑已開(kāi)始用于腦惡性膠質(zhì)細(xì)胞瘤的基因治

5、療。3 腫瘤抑制基因治療惡性腫瘤本質(zhì)是一種基因病，腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與復(fù)發(fā)均與基因的改變密切相關(guān)。因此，基因治療針對(duì)的是腫瘤發(fā)生的根源在基因水平上對(duì)腫瘤進(jìn)行根治。這方面研究最多的為野生型P53基因療法。將重組的人P53腺病毒，通過(guò)注射導(dǎo)入人體所需的P53抑癌基因，以抑制腫瘤發(fā)展，甚至縮小腫瘤。三、 基因預(yù)防細(xì)胞在演變?yōu)榘┲暗臄?shù)年甚至幾十年中，分子水平的基因突變多數(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，及時(shí)了解某些特定基因的完損與否，就可以通過(guò)減少對(duì)致癌因素的接觸以及修復(fù)基因的功能來(lái)達(dá)到預(yù)防的目的，例如高血壓、糖尿病、乳腺癌等。干細(xì)胞是細(xì)胞最早期、最原始的階段，可以通過(guò)干預(yù)干細(xì)胞基因，糾正疾病基因?；驒z測(cè)是21世紀(jì)預(yù)防醫(yī)

6、學(xué)最偉大的發(fā)明。它使人們真正地可以了解自己的健康，尤其對(duì)我們的下一代進(jìn)行基本疾病的基因檢測(cè)其意義更重大，如果提前知道他們身上有哪些疾病的易感基因，我們完全可以通過(guò)對(duì)居住條件、膳食組成、生活方式、增加體檢頻度、接受早期診治等多種方法，來(lái)有效地規(guī)避疾病?；蛑委熂夹g(shù)一、 基因治療常用方法有兩種，即體內(nèi)療法和體外療法。體內(nèi)療法是將外源基因?qū)胧荏w體內(nèi)有關(guān)的器官組織和細(xì)胞內(nèi)，以達(dá)到治療目的，這是一種簡(jiǎn)便易行的方法，如肌肉注射、靜脈注射、器官內(nèi)灌輸、皮下包埋等，但其缺點(diǎn)是基因轉(zhuǎn)染率較低。研究和應(yīng)用較多的還是體外療法，即先在體外將外源基因?qū)胼d體細(xì)胞，然后將基因轉(zhuǎn)染后的細(xì)胞回輸給受者，使攜有外源基因的載體

7、細(xì)胞在體內(nèi)表達(dá)治療產(chǎn)物，以達(dá)到治療目的。最常用的技術(shù)有三種：(1)體外處理療法：將有基因缺陷的體細(xì)胞取出后，引入正常的基因拷貝后再送回體內(nèi);(2)原位療法：使用載體將目的基因直接導(dǎo)入靶細(xì)胞;(3)體內(nèi)療法：將基因載體注入血液，定向?qū)ふ野屑?xì)胞并將基因安全有效地導(dǎo)入。二、基因治療載體有效的基因治療依賴于外源基因在受體中高效、穩(wěn)定的表達(dá)，而這在很大程度上取決基因治療所采用的載體系統(tǒng)。基因治療載體可分兩大類：病毒性載體和非病毒性載體。1 病毒性載體病毒性載體如逆轉(zhuǎn)錄病毒、腺病毒、腺相關(guān)病毒、痘苗病毒、皰疹病毒等。逆轉(zhuǎn)錄病毒應(yīng)用最早，研究也相當(dāng)深入，目前仍被廣泛應(yīng)用。2 噬菌體載體近年來(lái)，噬菌體因其高增

8、殖、安全、大容量等特性而受到人們重視，但由于噬菌體缺乏對(duì)哺乳類細(xì)胞的趨向性而受到限制。利用M13噬菌體通過(guò)成纖維生長(zhǎng)因子(FGF)介導(dǎo)連接靶細(xì)胞，從而達(dá)到目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)移。厭氧菌作為基因治療的載體，具有腫瘤靶向性強(qiáng)、安全性高等特點(diǎn)，是一種新型的基因治療載體。當(dāng)厭氧菌攜帶具有治療作用的目的基因時(shí)，可有效的抑制實(shí)體瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。有人用雙歧桿菌、乳酸桿菌和梭狀芽孢等厭氧菌作為腫瘤基因治療載體?；蛑委煷嬖诘膯?wèn)題一、 人體基因治療試驗(yàn)的危險(xiǎn)性在沒(méi)有完全解釋人類基因組的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制，充分了解基因調(diào)控機(jī)制和疾病的分子機(jī)理之前進(jìn)行基因治療是相當(dāng)危險(xiǎn)的。例如病毒感染的細(xì)胞，通常不只一種，這樣，當(dāng)病毒載體攜帶基因進(jìn)入

9、人體，它們改變的不僅是靶細(xì)胞。而且，當(dāng)基因被加入DNA中時(shí)，也存在新基因加錯(cuò)地方的可能，因而導(dǎo)致癌癥或其它損害的危險(xiǎn)。當(dāng)DNA直接注入腫瘤，或使用脂質(zhì)體傳遞系統(tǒng)時(shí)，也存在外來(lái)基因擅自進(jìn)入生殖細(xì)胞(精子或卵子)而產(chǎn)生遺傳變異的微小機(jī)會(huì)。而轉(zhuǎn)入的基因“過(guò)分表達(dá)”，合成過(guò)多原先沒(méi)有的蛋白質(zhì)產(chǎn)生危害的可能。另外，轉(zhuǎn)入的基因也有引起發(fā)炎或免疫反應(yīng)的可能。特別是當(dāng)試驗(yàn)重復(fù)時(shí)，病人的病毒會(huì)感染其他人或進(jìn)入外界的可能。二、社會(huì)和倫理問(wèn)題基因診斷和治療技術(shù)是未來(lái)醫(yī)學(xué)中的主流技術(shù),但它也是一把雙刃劍。基因診斷中的道德問(wèn)題包括基因取舍、基因歧視、基因隱私等，基因治療中的道德問(wèn)題包括基因設(shè)計(jì)、基因改造等。基因診斷和治

10、療要堅(jiān)持的道德原則有人類尊嚴(yán)與平等原則、知情同意原則、科學(xué)性原則、優(yōu)后原則和治病救人原則等?？偟膩?lái)說(shuō)，基因療法面臨的問(wèn)題與任何一個(gè)重大新技術(shù)發(fā)展時(shí)所面臨的問(wèn)題是一樣的。這些技術(shù)能實(shí)現(xiàn)很多益處，但也會(huì)由于濫用而帶來(lái)危害。三、目前基因治療所面臨的問(wèn)題基因治療是一種新的治療手段，可以治療多種疾病，包括癌癥、遺傳性疾病、感染性疾病、心血管疾病和自身免疫性疾病。過(guò)去幾年里，全球基因治療臨床試驗(yàn)取得了很大的進(jìn)步。實(shí)際上，基因治療也遇到了很多困難。目前尚存在很多根本性的問(wèn)題：許多基因缺陷病的早期診斷還有困難;缺乏對(duì)靶細(xì)胞定向?qū)牖虻募夹g(shù);基因治療載體的安全性和有效性問(wèn)題;導(dǎo)入基因的表達(dá)和調(diào)控問(wèn)題;發(fā)現(xiàn)新的治療基因，尤其是對(duì)疾病相關(guān)基因還不十分清楚的腫瘤基因治療。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，基因治療將會(huì)取得更大的進(jìn)步和突破，運(yùn)用到更廣的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對(duì)人類的健康產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1 鄧洪新,田聆,魏于全. 基因治療的現(xiàn)狀、問(wèn)題和展望J. 生命科學(xué), 20052 蔡冬坡.腫瘤基因治療的現(xiàn)狀和展望J.中國(guó)腫瘤臨床, 19943 楊曉忠,張黎軍. 白血病基因治療研究進(jìn)展J. 醫(yī)學(xué)研究雜志, 19984 張彥娜,王驊,葉燕麗,等. P53基因治療