椎間盤退變基因治療的研究進展

1、椎間盤退變基因治療的研究進展【關鍵詞】椎間盤退變椎間盤退變intervertebraldisdegeneratin，IDD可以引起一系列脊柱退變性疾病如椎間盤突出、脊柱不穩(wěn)、神經根病變和脊髓病變等，目前的治療方法主要是手術治療，但手術方法只是處理終末期的病癥，不能逆轉疾病過程本身。因此國內外學者們一直致力于尋找一種能逆轉這個疾病過程的方法，近來對椎間盤的生化構成及其內環(huán)境的進一步理解以及某些基因被發(fā)現對椎間盤內基質合成和分解有著重要的影響，這些為科學家尋求逆轉這個疾病過程提供了新方法。為此，在過去幾年里很多關注的焦點都集中在基因治療上，并獲得了預期效果?，F就其研究近況綜述如下。1椎間盤退變的生

2、物學特性椎間盤退變確實切機制還有待研究，但其過程大致是由于機械、營養(yǎng)、生物因素等各種因素造成損傷，導致椎間盤炎癥介質增多、基質金屬蛋白酶和其他蛋白水解酶含量及活性增加，引起細胞外基質降解，髓核細胞數目減少，進而使蛋白多糖、膠原的合成減少，使得髓核中蛋白多糖合成和分解不平衡，最終導致髓核中蛋白多糖和水分的凈虧損，不能維持椎間盤內的張力，進一步加劇椎間盤的退變。因此通過增加髓核中蛋白多糖的含量來延緩或預防退變過程加劇是可行的。此外，椎間盤是一個被封住的構造，沒有血管，其營養(yǎng)供給幾乎完全依賴于其周邊區(qū)域血管的擴散。這不利于它損傷修復，但這個封閉相對缺血的構造，可以防止在髓核中發(fā)生自身免疫反響。Nis

3、hida等1在對椎間盤用腺病毒進展螢光素酶基因傳遞的前數周，先把腺病毒注射到宿主皮下進展免疫，后發(fā)現椎間盤內螢光素酶的表達沒有受到任何影響。這個結果顯示椎間盤可能把載體及蛋白產物與免疫系統(tǒng)隔絕開來，使得這些外來載體和蛋白產物免受免疫系統(tǒng)的排擠。而這一直是困擾著體內其他組織的轉基因表達，這就使基因療法在椎間盤的應用比其他組織更具有優(yōu)勢。2可選用的基因及其應用如今一般認為椎間盤退變主要是由于髓核內蛋白多糖的合成和分解不平衡引起的，因此可以從增加蛋白多糖的合成或抑制蛋白多糖的分解兩方面入手，最終使蛋白多糖的含量增加，逆轉退變過程。現已發(fā)現一些因子及其相應的基因對逆轉這個過程可能是有益的。2.1轉化生

4、長因子TGF2.2骨形態(tài)發(fā)生蛋白BP2.4促有絲分裂因子它是一種連接蛋白的氨基末端片斷。ale等14發(fā)現其對椎間盤細胞有明顯的刺激蛋白多糖和型膠原合成作用，但它無促進細胞數量增殖的作用。2.7LI礦化蛋白2.8SX9基因SX9基因是軟骨形成過程中一個重要的轉錄調節(jié)因子。Paul等17實驗證明了在體外用含有SX9基因的腺病毒轉染人髓核細胞后，型膠原RNA和蛋白合成都有增加。在同樣的實驗背景下，把SX9基因導入行纖維環(huán)切開術后的新西蘭大白兔腰椎間盤內，被轉染的髓核細胞仍保持著軟骨細胞表型，而對照組中正常髓核細胞被纖維細胞所取代。由于髓核軟骨樣細胞數目的下降被認為會引起椎間盤退變，這提示了SX9基因

5、可能對椎間盤退變有治療作用。最近Gruber18等人研究發(fā)現SX9基因隨年齡的增長而衰變加重，在人椎間盤纖維環(huán)細胞中的表達也逐漸遞減。這進一步的說明了SX9基因在椎間盤退變中的作用。3載體的選擇及其平安性要應用基因療法來治療椎間盤退變那么必需要有一個基因傳遞載體，能在體內或體外把目的基因導入靶細胞。如今使用的載體主要分為病毒載體和非病毒載體。非病毒載體能防止轉染載體的播散和降低宿主對載體的免疫反響，對其研究在過去十年里獲得很大的開展22，但是它仍受到轉染率不高、基因表達時間短的困擾。而病毒由于可以侵入人體細胞并影響轉錄和翻譯，因此最常被用來做為基因傳遞載體。病毒載體可以分為2類，一類是可以把基

6、因整合到宿主染色體內，如反轉錄病毒和腺相關樣病毒AAV。另一類那么不把基因整合入宿主細胞的染色體，如腺病毒。逆轉錄病毒整合到宿主細胞基因組時，理論上可以把目的基因傳遞給子代細胞而增加表達時間，但這種病毒不感染靜止細胞如髓核細胞，而且可能有致癌危險，這限制了它在椎間盤退化基因治療中的應用。而腺病毒既不與宿主基因組整合，也不能把目的基因傳遞給宿主細胞的下一代，但它在可轉染分裂細胞和不可分裂細胞而且轉染率高。因此很多椎間盤退變基因治療的研究都用腺病毒。但是它表達的時間短，而且免疫原性強，可能對機體造成不利的影響。AAV在轉染效率方面可能不如腺病毒，但它致病性弱，免疫原性弱，能轉染很多組織，基因表達的

7、時間長，使得它在治療椎間盤退變方面倍受關注。初步的研究結果還不錯，一項研究22顯示用AAV作為載體可使基因在體內表達最少持續(xù)6周，而且每隔2周表達的量會增加一次。4基因表達的調控5將來方向雖然關于應用基因治療椎間盤退變的一些根底性研究結果令人興奮，但是基因療法要最終從實驗室向臨床過度還需解決很多問題：1進一步理解椎間盤退變的生物學機理，對目前認為可以逆轉椎間盤退變的生長因子和其他一些蛋白的基因進一步研究，以期待能獲得最正確的治療基因。2構建高效平安的基因載體。雖然腺病毒已廣泛應用于研究，但它的平安問題將阻礙它在人類臨床試驗的廣泛應用。AAV還未在椎間盤進展充分的研究，但由于它本身的一些優(yōu)點，它不失為一個好選擇。此外，非病毒載體與病毒載體相比少了一些風險。近來的研究使得病毒和非病毒基因傳送技術已經獲得了一定的進展，但仍需不斷的開展，這是將來基因治療研究的重要任務。3構建出高效平安的基因調控系統(tǒng)，防止在基因治療中可能產生的毒副作用26。Tniatti等27認為理想的調節(jié)系統(tǒng)必須具備幾點：即它的特異性，生物利用度，誘導復合物的平安性、可逆性、劑量依