利用干細胞治療遺傳性疾病

1、利用干細胞治療遺傳性疾病自從上世紀90年代美國科學(xué)家成功培養(yǎng)了人胚胎干細胞后，干細胞定向分化及其調(diào)控等的研究是現(xiàn)在和將來生命科學(xué)的熱點。對發(fā)育生物學(xué)及其相關(guān)學(xué)科將起突破性的推動作用，同時這一領(lǐng)域所具有的的重大科學(xué)意義和醫(yī)學(xué)及其商業(yè)價值必將是各國重點支持和開發(fā)的領(lǐng)域。2003年，在干細胞的基礎(chǔ)研究、胚胎干細胞和成人干細胞醫(yī)療研究中都取得了重大的進展，這些進展既給人類戰(zhàn)勝疾病帶來了希望，激勵了醫(yī)學(xué)研究，卻也增強了不同觀念和政策的爭論。遺傳病是指由遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而引起的或者是由致病基因所控制的疾病。有飲食、藥物、手術(shù)、基因、干細胞等治療方法。由于基因定點修復(fù)技術(shù)目前還處在探索階段，現(xiàn)階段遺傳病的基

2、因治療主要采用添加正?；騺韽浹a缺陷基因的不足。基因治療疾病的選擇有部分條件。治療有風險，最好能通過基因診斷減少遺傳病患者的出生。常為先天性的，也可后天發(fā)病。如先天愚型、先天性聾啞、血友病等。這些遺傳病完全由遺傳因素決定，并且出生一定時間后才發(fā)病，有時要經(jīng)過幾年、十幾年甚至幾十年后才能出現(xiàn)明顯癥狀。而轉(zhuǎn)基因技術(shù)是將人工分離和修飾過的基因?qū)氲缴矬w基因組中，由于導(dǎo)入基因的表達引起生物體的性狀的可遺傳的修飾，這一技術(shù)稱之為轉(zhuǎn)基因技術(shù)。人們常說的"遺傳工程"、"基因工程"、"遺傳轉(zhuǎn)化"均為轉(zhuǎn)基因的同義詞。經(jīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)修飾的生物體在媒體上常

3、被稱為"遺傳修飾過的生物體"。 經(jīng)歷程序性死亡，即細胞凋亡。造血干細胞可利用其物理特性和細胞表面特征富集。造血干細胞來源于骨髓、外周血和臍帶血，能分化為血液和免疫系統(tǒng)的各種細胞類型，可用于治療白血病、淋巴瘤和遺傳性血液病，如各種遺傳性貧血、先天代謝失調(diào)和癌癥化療后造血干細胞的恢復(fù)等。許多研究發(fā)現(xiàn)，在人類、鳥類和嚙齒類等生物的骨髓中可以分離出一種骨髓間充質(zhì)干細胞，其具有干細胞的共性， 最近的研究發(fā)現(xiàn)從人的骨骼肌中也分離出了間充質(zhì)干細胞，它同樣可以分化為骨骼肌、平滑肌、骨、軟骨及脂肪，因此利用間充質(zhì)干細胞進行組織工程學(xué)研究有如下特點：取材方便且對機體無害。間充質(zhì)干細胞可取自身骨

4、髓，簡單的骨髓穿刺即可獲得。 由于取自自體，由它誘導(dǎo)而來遺傳病的治療主要有以下幾種方法1. 飲食治療某些遺傳病可通過控制飲食達到阻止疾病發(fā)展的目的，從而達到治療效果。如苯丙酮尿癥的發(fā)病機制是苯丙氨酸羥化酶缺陷，使苯丙氨酸和苯丙酮酸在體內(nèi)堆積而致病，可出現(xiàn)患兒智力低下、驚厥等。如果通過新生兒篩查或早期發(fā)現(xiàn)，診斷準確，在早期開始著手防治，給嬰兒服用低苯丙氨酸配方“奶粉”，并在兒童期給患兒低苯丙氨酸飲食，如大米、大白菜、菠菜、馬鈴薯等，則可促使嬰兒正常生長發(fā)育。等到孩子長大上學(xué)時，再適當放寬對飲食的限制。又如，遺傳性葡萄糖6磷酸脫氫酶缺乏癥（我國長江以南相對多發(fā)），臨床表現(xiàn)為溶血性貧血，嚴重時可危及

5、生命。這類病人對蠶豆尤其敏感，進食蠶豆及蠶豆粗制品后即可引起急性溶血性貧血，故又稱“蠶豆病”。對這類患者應(yīng)嚴格禁食蠶豆及其制品。同時，這種病還可引起藥物性溶血，故平時用藥必須慎重。2. 藥物治療遺傳病的藥物治療遵循“補其所缺、去其所余、禁其所忌”的原則?！把a其所缺”主要針對某些生化代謝性疾病，使用激素類或酶制劑的替代療法，或補充維生素，通?？傻玫綕M意的治療效果。還有些疾病如先天性低免疫球蛋白血癥，可以注射免疫球蛋白制劑，以達到治療的目的?！叭テ渌唷敝饕槍σ蜻z傳性代謝障礙引起體內(nèi)某些毒物的堆積，采用鰲合劑、促排泄劑、代謝抑制劑、換血等治療方案，減少毒物的蓄積而造成的危害?！敖渌伞笔轻槍C

6、體因不能對某些物質(zhì)進行正常代謝，減少這些物質(zhì)的攝入，可減少對機體的危害。 3. 手術(shù)治療手術(shù)矯治指采用手術(shù)切除某些器官或?qū)δ承┚哂行螒B(tài)缺陷的器官進行手術(shù)修補的方法。如球形紅細胞增多癥，由于遺傳缺陷使患者的紅細胞膜滲透脆性明顯增高，紅細胞呈球形，這種紅細胞在通過脾臟的脾竇時極易被破壞而引起溶血性貧血?？梢詫嵤┢⑶谐g(shù)，脾切除后雖然不能改變紅細胞的異常形態(tài)，但卻可以延長紅細胞的壽命，獲得治療效果。對于腹壁裂、肛門閉鎖等可以在新生兒階段進行手術(shù)修復(fù)，多指（趾）、兔（腭）唇及外生殖器畸形等，可通過手術(shù)矯治。4. 基因療法基因治療遺傳病是一種根本的治療方法，即向基因發(fā)生缺陷的細胞導(dǎo)入正?；?，以達到治療

7、目的。基因治療說起來簡單，可事實上是一個相當復(fù)雜的問題。其難點是如何將正常基因轉(zhuǎn)入細胞內(nèi)替代缺陷基因，并能夠輸送到目標組織（器官），使基因進行正常的表達。此種治療方法，目前還處在研究和探索階段之中。5. 干細胞治療干細胞治療是繼基因治療的概念提出后，用于遺傳病治療的新手段。主要通過定向分化多潛能的干細胞，獲得某種特定的組織或器官，用于替換病變的組織或器官，所以又稱組織工程。另一種途徑是將干細胞輸入患者，干細胞歸巢之后分化成相應(yīng)的功能細胞，如同骨髓移植。干細胞治療中的關(guān)鍵是獲得干細胞并進行定向分化，異體干細胞治療需要組織配型，自體干細胞治療，需要導(dǎo)入正常基因后方能糾正細胞的缺陷。由利用體細胞核移

8、植得到的胚胎來獲取干細胞，然后進行基因糾正和定向分化，即誕生“治療性克隆”的新技術(shù)，有望在遺傳病的治療上獲得突破，并解決移植排斥問題。當前的基因治療研究中的急需解決的問題1) 提供更多可供利用的基因: 目前有治療價值的基因不多。以惡性腫瘤為例 ,能抑制腫瘤生長的基因為數(shù)不多；遺傳病中多基因疾病的基因尚不清楚。因此，難以達到治療目的。2) 設(shè)計定向整合的載體:基因治療的基因?qū)胧侄我笫歉咝?dǎo)入，而且能定向地導(dǎo)人體內(nèi)某種細胞。已有手段均低效和無導(dǎo)向性。即使導(dǎo)入的基因有治病效果，但由于不能有效地導(dǎo)入，效果也會大受影響。3) 如何高效持續(xù)表達導(dǎo)入基因: 導(dǎo)入基因現(xiàn)有的表達量不高，如血友病B 的基因治

9、療，凝血因子 9 的表達量只有正常人的 5 %，若能達到 10 %，則治療效果會大大提高。4) 導(dǎo)入的基因做乏可控性: 目前可以做到導(dǎo)入一個胰島素基因在體內(nèi)分泌胰島素，但是如果導(dǎo)入的胰島素基因分泌胰島素而不受機體內(nèi)血糖濃度和激素的調(diào)控，后果將會非常嚴重。因此，急需解決如何對導(dǎo)入基因的表達實現(xiàn)可控調(diào)節(jié)。5) 靶細胞的類型的選擇和細胞移植技術(shù)6) 更有效的動物模型：獲得性和遺傳性疾病的基因治療，都需要更有效的動物模型。7) 基因轉(zhuǎn)移中的副作用和抗體形成問題以上任何一個環(huán)節(jié)的阻礙，都將造成基因治療研究的停滯甚至后退，因此我們要對困難有充分的估計，對科研工作的艱巨性、復(fù)雜性有全面的認識，才能處亂不驚，

10、樂觀地面對種種困難和挑戰(zhàn)，取得科研工作中的進步與提高。遺傳病基因治療技術(shù)的發(fā)展趨勢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。癌癥基因治療是基因治療的主要應(yīng)用領(lǐng)域。過去幾年里，全球基因治療臨床試驗取得了很大的進步。實際上，基因治療也遇到了很多困難。未來，基因治療的主要目標是發(fā)展安全和高效的基因?qū)胂到y(tǒng)，它們能將外源遺傳物質(zhì)靶向性地導(dǎo)入到特異的細胞。在過去的40年，基因療法已經(jīng)為諸如癌癥、心血管疾病、人類免疫缺陷病毒（HIV）、血友病隱性單基因疾病等許多疾病的進行了臨床研究。 迄今為止，在28個國家已有超過1,340基因治療臨床試驗

11、完成、正在進行或已獲得批準，使用超過100個基因。 這些（66.5）的臨床試驗大多是針對癌癥的治療。2. 基因治療面臨的問題和挑戰(zhàn)基因治療的發(fā)展經(jīng)歷了“樂觀與熱情失望與懷疑理性與挑戰(zhàn)”的過程，這是符合事物發(fā)展規(guī)律的。目前，基因治療領(lǐng)域存在的主要瓶頸在于有效性和安全性?；蛑委燁I(lǐng)域的關(guān)鍵問題，其核心問題在于基因治療的靶向性，目前全世界范圍內(nèi)的科學(xué)家都在不同層面上對這些問題進行深入研究。主要表現(xiàn)為：1) 基因?qū)胂到y(tǒng)缺乏靶向性，效率也較低。如以腺病毒為載體的p基因轉(zhuǎn)移治療惡性腫瘤的方案中，只能直接將腺病毒注射到腫瘤局部。若靜脈注射，病毒顆粒將很快被清除，真正能夠到達腫瘤組織的很少，難以達到治療效果，且增加了副作用。前面提到的第一例逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)ADA 基因轉(zhuǎn)移成功治療SCID 的病例，因為導(dǎo)入效率較低，前后經(jīng)歷了11 次體外轉(zhuǎn)導(dǎo)和回輸。2) 逆轉(zhuǎn)錄病毒載體的局限性。目前針對遺傳性疾病的基因治療方案大多采用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體，其插入或整合到染色體的位置是隨機的，有引起插入突變及細胞惡性轉(zhuǎn)化的潛在危險。而理想的基因治療方案應(yīng)該是在原位補充、置換或修復(fù)致病基因，或者將治療基因插入到宿主細胞染色體上不致病的安全