骨關(guān)節(jié)炎的基因治療的進展

1、骨關(guān)節(jié)炎的基因治療的最新進展骨關(guān)節(jié)炎（Osteoarthritis，OA）是一種常見的慢性關(guān)節(jié)疾病，它是一個關(guān)節(jié)組織（包括關(guān)節(jié)軟骨、軟骨下骨、滑膜囊、韌帶及肌肉）代謝平衡失調(diào)的動態(tài)過程。它最常見的臨床表現(xiàn)為關(guān)節(jié)痛并伴隨著不同程度的關(guān)節(jié)活動受限和生活質(zhì)量的下降1。根據(jù)流行病學(xué)調(diào)查2，40歲以上中老年人群中男性與女性的發(fā)病率分別為42.6%和62.4%，隨著世界老齡化人口的增加，OA的發(fā)病率也呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。OA的常規(guī)治療給藥方式不能在特定病變部位持續(xù)保持有效的治療濃度，反復(fù)給藥和大量的費用支出對于OA這種慢性疾病來說，將給患者家庭和社會造成巨大的負(fù)擔(dān)。 基因治療提供了我們一種治療OA的全新途

2、徑，基因轉(zhuǎn)染可以用來通過將編碼抗炎因子或生長因子等物質(zhì)的基因轉(zhuǎn)入關(guān)節(jié)內(nèi)的細(xì)胞，從而改善關(guān)節(jié)內(nèi)結(jié)構(gòu)退行性變和炎癥狀況來保護關(guān)節(jié)的內(nèi)環(huán)境，同樣，通過類似的途徑，也可以用基因治療來修復(fù)被OA損傷的關(guān)節(jié)軟骨，進而治療OA3。 OA與基因遺傳有著非常緊密的聯(lián)系4，然而，由于存在眾多的相互作用位點，所以利用近期已發(fā)現(xiàn)的OA遺傳信息，使用目的基因沉默或基因敲除等手段來進行基因治療的可能性都比較小。因此，將目的基因轉(zhuǎn)入關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞或滑膜細(xì)胞來進行基因治療是目前的趨勢5。OA基因治療的理想對象是局限的或早期骨關(guān)節(jié)炎：炎癥僅在有限的幾個關(guān)節(jié)，并且沒有關(guān)節(jié)外或全身性的病因3。這時，將編碼目的基因的小分子物質(zhì)注射到關(guān)

3、節(jié)內(nèi)，經(jīng)過目的基因在細(xì)胞水平的表達(dá)，抗炎或修復(fù)因子可以長時間地存在于在關(guān)節(jié)內(nèi)。關(guān)于目的基因的選擇，常用的目的基因可見表1。將IL-1作為目的基因是OA基因治療研究較為成熟的一種，IL-1在OA的炎癥反應(yīng)中扮演著重要角色，在OA的關(guān)節(jié)液中可見IL-1大量增加，并且，研究表明IL-1可刺激PGE2、NO、趨化因子等炎癥因子的產(chǎn)生6。早在1997年，Pelletier JP等7就將IL-1Ra基因注射到經(jīng)OA造模的狗關(guān)節(jié)腔中，結(jié)果表明，經(jīng)轉(zhuǎn)染IL-1Ra基因后，OA組關(guān)節(jié)液中的IL-1顯著降低，從而達(dá)到抗炎的作用。隨著OA基因治療研究的深入，人們已經(jīng)將目標(biāo)從單一拮抗某種炎癥基因或促進某一種促生長因子

4、基因轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗷蚵?lián)合治療，通過針對OA發(fā)病機制的研究，針對OA發(fā)病過程中的某一關(guān)鍵節(jié)點的治療也有所進展。目的基因類型舉例生長因子（GF）IGF-1，TGF-，BMP-2，F(xiàn)GF細(xì)胞因子及其拮抗物IL-1，IL-1Ra，IL-4，IL-4Ra蛋白酶抑制劑TIMP，纖溶酶原激活物抑制劑（PAI），絲氨酸蛋白酶抑制劑自由基拮抗劑SOD轉(zhuǎn)錄因子或信號分子Sox-5，Sox-6，Sox-9，NF-B細(xì)胞基質(zhì)分子二型膠原，軟骨寡聚基質(zhì)蛋白（COMP）酶磷酸果糖轉(zhuǎn)氨酶（GFAT）凋亡抑制蛋白Bcl-2表1 OA基因治療的常用目的基因由于IL-1和TNF-可以通過激活轉(zhuǎn)錄因子、核因子（NF-B）、激活蛋白（A

5、P-1）和CAAT/增強子結(jié)合蛋白（C/EBP）家族等，來誘導(dǎo)前炎癥因子如IL-6，IL-8和巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GMCSF）等的釋放8-10，Chen LX等11將含NF-Bp65的腺病毒SiRNA注射到大鼠關(guān)節(jié)腔內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2周后大鼠關(guān)節(jié)液中IL-1和TNF-的量較對照組明顯減少，從而證明NF-Bp65在IL-1和TNF-的調(diào)節(jié)中起著重要作用。另一方面也可以看到，針對炎癥因子可以從其信號通路的中間點進行抑制，從而達(dá)到基因治療的目的。Bondeson J等12的研究也驗證了這一點，通過將含NF-B抑制劑的基因轉(zhuǎn)入OA滑膜纖維母細(xì)胞，IL-6、MMP-1、MMP-3和TNF受體等炎癥因子的表

6、達(dá)都受到抑制。但由于炎癥因子的釋放是多因素導(dǎo)致的，僅利用NF-Bp65并不能完全抑制IL-1和TNF-的釋放，其效果也相對有限。Chen B等13同時在體外和體內(nèi)進行了bFGF，IL-1Ra和IGF-1多個基因的轉(zhuǎn)染。在體外，他們將分別載有bFGF，IL-1Ra和IGF-1基因的腺病毒加入人OA軟骨細(xì)胞中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實驗組的GAG含量、二型膠原的合成和TIMP-1的水平都有所增加，相反地，實驗組的ADAMTS-5、MMP-13和MMP-3的水平下降；在體內(nèi)試驗，他們將分別載有bFGF，IL-1Ra和IGF-1基因的腺病毒注射到兔的關(guān)節(jié)腔內(nèi)，結(jié)果顯示bFGF可增加關(guān)節(jié)軟骨中二型膠原的表達(dá)并降低OA

7、組的Mankin評分。試驗表明單基因轉(zhuǎn)染時bFGF可有效的促進二型膠原的分泌，在OA存在軟骨缺損時，它修復(fù)軟骨的能力將發(fā)揮重要作用。試驗還指出，多基因轉(zhuǎn)染效果優(yōu)于單基因轉(zhuǎn)染。由于OA是多因素導(dǎo)致的關(guān)節(jié)軟骨退行性變，多基因轉(zhuǎn)染可從不同方面針對OA的發(fā)病機理發(fā)揮作用，從而增強治療效果。除了抑制炎癥因子的產(chǎn)生，促進合成物質(zhì)產(chǎn)生也是OA基因治療的重要方面。TGF-是軟骨細(xì)胞強有力的合成代謝因子，Blaney DE等14將編碼TGF-的腺病毒和編碼Smad-7（一種TGF-信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制物）的腺病毒同時注射到小鼠的膝關(guān)節(jié)中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)過度表達(dá)的Smad-7可以強烈抑制TGF-誘導(dǎo)的滑膜纖維化，但并不降低

8、TGF-對軟骨的修復(fù)能力，從而對OA的基因治療起到重要作用，并顯示出良好的應(yīng)用前景。目前，主要是在體內(nèi)或體外利用病毒或非病毒兩種載體將目的基因轉(zhuǎn)入細(xì)胞11,15,16，目前的病毒載體主要有：逆轉(zhuǎn)錄病毒17、慢病毒18、腺病毒13、腺相關(guān)病毒3和單純皰疹病毒3。非病毒載體主要有：殼聚糖16、脂質(zhì)體19、乳糖20及半乳糖21等。病毒載體因其是將目標(biāo)基因插入受體細(xì)胞的DNA中，病原性、基因突變和癌化傾向都是難以回避的問題，然而其存在轉(zhuǎn)染率高，表達(dá)穩(wěn)定的優(yōu)點，故仍有著較廣泛的應(yīng)用。非病毒載體的生物安全性較病毒載體要安全，同時，因價格低廉和細(xì)胞毒性低等優(yōu)點，非病毒載體有著非常良好的應(yīng)用潛力。殼聚糖已成為

9、近年非病毒載體的研究熱點，然而，將其應(yīng)用于OA的研究目前并不多見22-24。 OA的基因治療正從實驗室走進臨床，隨著有效目的基因的篩選、安全高效的載體和基因長期表達(dá)等問題的逐步解決，OA的基因治療將有著光明的明天。參考文獻 1 Busija L, Bridgett L, Williams SR,et al.OsteoarthritisJ.Best Pract Res Clin Rheumatol, 2010, 24(6): 757-68. 2 Yoshimura N.Epidemiology of osteoarthritis in Japan : the ROAD studyJ.Clin C

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