遺傳疾病的治療課件

醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)遺傳病的治療

TreatmentofGeneticDisease醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的發(fā)展使臨床診斷和臨床檢測技術(shù)迅速提高，人們對人類遺傳病的研究已經(jīng)取得了許多重要成果。遺傳病的治療有了突破性的進(jìn)展，已從傳統(tǒng)的手術(shù)治療，飲食療法，藥物療法等跨入了基因治療，為遺傳病根治開辟了廣闊的前景。二、遺傳病療效的長期評估遺傳病的治療效果需要有一個(gè)謹(jǐn)慎而長期的評價(jià)遺傳病治療的初期效果明顯，但長期觀察則達(dá)不到預(yù)期的目的。例如：女性半乳糖血癥患者在早期的“成功”治療后，到青春期則發(fā)現(xiàn)半乳糖毒性作用導(dǎo)致其卵巢功能早已喪失。一些遺傳病的短期治療是有效的，長期治療則會產(chǎn)生一些不良反應(yīng)。例如：珠蛋白生成障礙性貧血患者經(jīng)輸血治療后會使患者鐵過量；例如：用凝血因子治療血友病時(shí)，患者會因此產(chǎn)生針對輸入的凝血因子的抗體。眾多多基因遺傳病的治療應(yīng)重視環(huán)境條件在多基因病的治療中既要考慮遺傳條件，也要考慮到環(huán)境條件；而在目前狀態(tài)下，環(huán)境條件的改善是多基因遺傳病治療中更為重要的一部分。例如：哮喘病人，過敏病人對過敏原的去除；高血壓病患者；糖尿病患者對飲食的控制。四、遺傳病治療的策略針對突變基因的體細(xì)胞基因的修飾與改善；針對突變基因轉(zhuǎn)錄的基因表達(dá)調(diào)控；蛋白質(zhì)功能的改善；在代謝水平上對代謝底物或產(chǎn)物的控制；臨床水平的內(nèi)、外科治療以及心理治療等。第二節(jié)手術(shù)治療一、手術(shù)矯正治療手術(shù)矯正例如：修補(bǔ)和縫合唇裂、腭裂，矯正先天性心臟畸形及兩性畸形等。二、器官和組織移植例如：對重型β地中海貧血患者施行骨髓移植術(shù)。一、出生前治療

藥物治療可以在胎兒出生前進(jìn)行，這時(shí)可以大幅度地減輕胎兒出生后的遺傳病癥狀。例如，產(chǎn)前診斷如確診羊水中甲基丙二酸含量增高，提示胎兒可能患甲基丙二酸尿癥，該病會造成新生兒發(fā)育遲緩和酸中毒，在出生前和出生后給母體和患兒注射大量的維生素B12，能使胎兒或嬰兒得到正常發(fā)育。

三、臨癥患者治療若在出生后，當(dāng)遺傳病發(fā)展到各種癥狀已經(jīng)出現(xiàn)，機(jī)體器官已經(jīng)受到損害，這時(shí)治療的作用就僅限于對癥。二、癥狀前治療對于某些遺傳病，采用癥狀前藥物治療也可以預(yù)防遺傳病的病癥發(fā)生而達(dá)到治療的效果。如發(fā)現(xiàn)新生兒甲狀腺功能低下，可給予甲狀腺素制劑終生服用，以防止其發(fā)生智能和體格發(fā)育障礙。對于苯丙酮尿癥、楓糖尿癥、同型胱氨酸尿癥或半乳糖血癥等遺傳病，如能通過篩查在癥狀出現(xiàn)前做出診斷，及時(shí)給予治療，可獲得最佳效果。應(yīng)用促排泄劑例如：對于家族性高膽固醇血癥患者可口服考來烯胺治療?？紒硐┌房山Y(jié)合腸道中的膽酸排出體外，并促使膽固醇更多地轉(zhuǎn)化為膽酸排出體外，降低患者血中膽固醇水平。利用代謝抑制劑例如：用別嘌呤醇抑制黃嘌呤氧化酶，可減少體內(nèi)尿酸的形成，可用于治療原發(fā)性痛風(fēng)和自毀容貌綜合征。血漿置換或血漿過濾（除去大量含有毒物的血液）例如：應(yīng)用于重型高膽固醇血癥的治療。

平衡清除法對于某些溶酶體貯積癥，由于其沉積物可彌散入血，并保持血與組織之間的動態(tài)平衡。如果把一定的酶制劑注入血液以清除底物，則平衡被打破，組織中沉積物可不斷進(jìn)入血液而被清除，周而復(fù)始，以達(dá)到逐漸去除“毒物”的目的。酶療法遺傳性代謝病通常是由于基因突變造成酶的缺失或活性降低，可用酶誘導(dǎo)和酶補(bǔ)充的方法進(jìn)行治療。酶誘導(dǎo)治療例如：雄激素能誘導(dǎo)α1-抗胰蛋白酶的合成，因而可應(yīng)用于α1-抗胰蛋白酶缺乏癥的治療。酶補(bǔ)充療法例如：嚴(yán)重的α1-抗胰蛋白酶缺乏癥患者每周用4g強(qiáng)化的α1-抗胰蛋白酶靜脈注射，連用4周后便可獲得滿意的效果。維生素療法

有些遺傳代謝病是酶反應(yīng)輔助因子（如維生素）合成不足，或者是缺乏的酶與維生素輔助因子的親和力降低，因此通過給予相應(yīng)的維生素可以糾正代謝異常。例如：葉酸可以治療先天性葉酸吸收不良和同型胱氨酸尿癥；例如：在臨床上應(yīng)用維生素C治療因線粒體基因突變引起的心肌病有一定的療效。第四節(jié)飲食療法產(chǎn)前治療例如：對患有半乳糖血癥風(fēng)險(xiǎn)的胎兒，在孕婦的飲食中限制乳糖和半乳糖的攝入量而代以其他的水解蛋白，胎兒出生后禁用人乳和牛乳喂養(yǎng)，患兒會得到正常發(fā)育。臨癥患者治療例如：低苯丙氨酸飲食法治療苯丙酮尿癥患兒。一、基因治療的策略根據(jù)患者病變的不同，基因治療的策略也不同

基因修正（genecorrection）

是通過特定的方法如同源重組或靶向突變等對突變的DNA進(jìn)行原位修復(fù)，將致病基因的突變堿基序列糾正，而正常部分予以保留。但目前在技術(shù)上還無法做到。因?yàn)橐谌嘶蚪M的某個(gè)特異部位上進(jìn)行重組是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。即使在不太復(fù)雜的模型系統(tǒng)中進(jìn)行定位重組也不容易實(shí)現(xiàn)。然而原位修復(fù)的方法無疑是進(jìn)行基因治療最理想的途徑和目的。基因抑制和（或）基因失活導(dǎo)入外源基因去干擾、抑制有害的基因表達(dá)。例如，向腫瘤細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)入腫瘤抑制基因（如Rb或TP53），以抑制癌基因的異常表達(dá)。

此外，利用反義技術(shù)（antisensetechnology）封閉某些特定基因的表達(dá)，以達(dá)到抑制有害基因表達(dá)的目的。

“自殺基因”的應(yīng)用在某些病毒或細(xì)菌中的某基因可產(chǎn)生一種酶，它可將原無細(xì)胞毒或低毒藥物前體轉(zhuǎn)化為細(xì)胞毒物質(zhì)，將細(xì)胞本身殺死，此種基因稱為“自殺基因”免疫基因治療

免疫基因治療是把產(chǎn)生抗病毒或腫瘤免疫力的對應(yīng)與抗原決定族基因?qū)霗C(jī)體細(xì)胞，以達(dá)到治療目的。如細(xì)胞因子(cytokine)基因的導(dǎo)入和表達(dá)等。

耐藥基因治療

耐藥基因治療是在腫瘤治療時(shí)，為提高機(jī)體耐受化療藥物的能力，把產(chǎn)生抗藥物毒性的基因?qū)肴梭w細(xì)胞，以使機(jī)體耐受更大劑量的化療。如向骨髓干細(xì)胞導(dǎo)入多藥抗性基因中的mdr-1。二、基因治療的種類基因治療根據(jù)靶細(xì)胞的類型可分為生殖細(xì)胞基因治療體細(xì)胞基因治療基因轉(zhuǎn)移是基因治療的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。基因轉(zhuǎn)移的途徑有兩類：invivo稱為直接活體轉(zhuǎn)移。指將含外源基因的重組病毒、脂質(zhì)體或裸露的DNA直接導(dǎo)入體內(nèi)。exvivo稱為回體轉(zhuǎn)移。指外源基因克隆至一個(gè)合適的載體，首先導(dǎo)入體外培養(yǎng)的自體或異體（有特定條件）的細(xì)胞，經(jīng)篩選后將能表達(dá)外源基因的受體細(xì)胞重新輸回受試者體內(nèi)。三、基因治療的方法目的基因的轉(zhuǎn)移把外源基因安全有效地轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞中，是實(shí)現(xiàn)基因治療的第一個(gè)關(guān)鍵步驟。目前基因轉(zhuǎn)移技術(shù)有6種類型：物理法（直接注射、電穿孔、微粒子轟擊）、化學(xué)法、膜融合法、受體載體轉(zhuǎn)移法、同源重組法和病毒介導(dǎo)轉(zhuǎn)移法。反轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移

腺病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移

靶細(xì)胞的選擇

轉(zhuǎn)基因治療中的靶細(xì)胞選用應(yīng)該是在體內(nèi)能保持相當(dāng)長的壽命或者具有分裂能力的細(xì)胞，這樣才能使被轉(zhuǎn)入的基因能有效地、長期地發(fā)揮“治療”作用。故干細(xì)胞、前體細(xì)胞都是理想的轉(zhuǎn)基因治療靶細(xì)胞。反義寡核苷酸技術(shù)一些遺傳病和腫瘤往往是基因突變或過量表達(dá)而產(chǎn)生異常的蛋白質(zhì)所致，如果應(yīng)用DNA和RNA的堿基互補(bǔ)，可形成同源和異源雙鏈的原理將這些突變基因轉(zhuǎn)錄的mRNA（DNA）阻斷在翻譯（或轉(zhuǎn)錄）前，使癥狀得到改善。即人為的制成反義核酸，使其和mRNA互補(bǔ)結(jié)合，阻止其翻譯成蛋白質(zhì)而達(dá)到治療疾病的目的。下列幾種技術(shù)可達(dá)到治療的目的：①反義RNA表達(dá)載體。例如，用脂質(zhì)體載體將含有β珠蛋白基因反義核酸真核表達(dá)載體導(dǎo)入β地中海貧血細(xì)胞中，結(jié)果顯示反義RNA能糾正患者培養(yǎng)紅細(xì)胞β珠蛋白基因異常轉(zhuǎn)錄本剪接，增加β地貧患者培養(yǎng)細(xì)胞正常β珠蛋白鏈的生物合成；②反義RNA（或DNA）的體外微注射，即人工合成或通過噬菌體RNA聚合酶產(chǎn)生靶基因的反義RNA，通過微注射導(dǎo)入細(xì)胞達(dá)到抑制靶基因mRNA的目的；③用脂質(zhì)體運(yùn)送反義RNA，脂質(zhì)體是由雙磷脂膜包圍的水相封閉的水泡，反義RNA溶于其中然后注入體內(nèi)；④其他方法如利用CaCl2法或細(xì)胞打孔儀、反轉(zhuǎn)錄病毒載體等導(dǎo)入反義RNA或DNA。三鏈形成寡核苷酸（triplex-formingoligonucleotides，TFO）是一段DNA或RNA寡核苷酸在DNA大溝中以Hoogsteen氫鍵與DNA高嘌呤區(qū)結(jié)合，形成三鏈結(jié)構(gòu)。TFO可與啟動子區(qū)或結(jié)構(gòu)基因結(jié)合而抑制基因轉(zhuǎn)錄。Culver等已將TFO導(dǎo)入人的淋巴細(xì)胞，糾正腺苷酸脫氨酶缺乏癥的基因缺陷，并推測此過程是在細(xì)胞內(nèi)的堿基切除修復(fù)系統(tǒng)（NER）參與下完成的。這項(xiàng)策略要求DNA靶位點(diǎn)附近的嘌呤含量豐富，因而限制了該項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。核酶與核酶介導(dǎo)的反式剪接

核酶（ribozyme）是由RNA構(gòu)成的具有催化功能的酶，可以作為基因表達(dá)和病毒復(fù)制的抑制劑，在腫瘤和HIV感染的基因治療中有廣泛的應(yīng)用。RNA干擾（RNAinterference，RNAi）研究表明，意義鏈和反義鏈RNA共存抑制基因表達(dá)的效率達(dá)到單一意義鏈或反義鏈RNA的10倍以上，這種雙鏈RNA（dsRNA）介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后基因沉默（post-transcriptiongenesilencing）現(xiàn)象稱為RNA干擾。

在深入了解其機(jī)制的基礎(chǔ)上可應(yīng)用RNAi建立基因敲除動物，從理論上講，RNAi技術(shù)可望顯著抑制致病基因的表達(dá)，較傳統(tǒng)的基因敲除方法更簡單、有效。RNAi技術(shù)已普遍應(yīng)用于基因治療的研究。藥物靶向治療

藥物靶向治療（drugstargeting）機(jī)制可概括為病毒導(dǎo)向酶的藥物前體治療（virusdirectedenzymeprodrugtherapy，VDEPT），即用反轉(zhuǎn)錄病毒載體的外源基因轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)。多抗藥基因療法

由于多抗藥性（MDR）基因已被克隆，因此人們設(shè)想分離患者的造血干細(xì)胞，將MDR基因從體外轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)去，使這種干細(xì)胞獲得多藥耐藥性，再回輸給患者，使得由此類被修飾的干細(xì)胞繁衍的白細(xì)胞具有多藥耐藥性，而腫瘤細(xì)胞未獲得MDR基因，不具備耐藥性或耐藥性較差，這樣在加大化療劑量或在持續(xù)較長時(shí)間化療的情況下，可大量殺死腫瘤細(xì)胞而白細(xì)胞較少受損，以此達(dá)到治療腫瘤的目的。抑癌基因療法

野生型抑癌基因的失活和腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，因此人們設(shè)想將正常的野生型抑癌基因?qū)肽[瘤細(xì)胞以代替和補(bǔ)償有缺陷的抑癌基因，從而抑制腫瘤的生長或逆轉(zhuǎn)其表型。這方面研究最多的是TP53基因。其機(jī)制是野生型TP53基因通過編碼的TP53蛋白，后者抑制TP21蛋白，再抑制CDK2+cyclinA、cyclinE，最后調(diào)控細(xì)胞周期的G1期、S期。三、適于基因治療的遺傳病基因治療的必要條件：選擇合適的疾病掌握該病分子缺陷的本質(zhì)矯正遺傳病的治療（或正常）基因得到克隆克隆基因的有效表達(dá)克隆基因的有效調(diào)節(jié)可利用的動物模型對于某一疾病進(jìn)行基因治療的價(jià)值估價(jià)：人群中的發(fā)病率；疾病對病人的危害性；患者對家庭和社會的影響；其它治療方面的可用性。五、基因治療的臨床應(yīng)用

迄今為止，只有20多種遺傳病被列為基因治療的主要對象，其中部分疾病研究已進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段。目前臨床試用的體細(xì)胞基因治療的幾種遺傳性疾病疾病傳遞的基因或產(chǎn)物靶細(xì)胞或組織載體α1-抗胰蛋白酶缺乏癥α1-抗胰蛋白酶呼吸道脂質(zhì)體慢性肉芽腫P47PHoX骨髓細(xì)胞反轉(zhuǎn)錄病毒囊性纖維化囊性纖維化跨膜調(diào)節(jié)蛋白呼吸道上皮細(xì)胞腺病毒、脂質(zhì)體家族性高膽固醇血癥低密度脂蛋白受體肝細(xì)胞反轉(zhuǎn)錄病毒Fanconi綜合征互補(bǔ)組C基因造血祖細(xì)胞反轉(zhuǎn)錄病毒Gaucher病葡糖腦苷酯酶巨噬細(xì)胞反轉(zhuǎn)錄病毒Hunter綜合征艾杜糖醛酸-2-硫酸淋巴細(xì)胞反轉(zhuǎn)錄病毒腺苷脫氨酶缺乏引起的免疫缺陷病腺苷脫氨酶淋巴細(xì)胞、骨髓干細(xì)胞反轉(zhuǎn)錄病毒遺傳性疾病腺苷脫氨酶（adenylatedeaminase，ADA）缺乏癥

分離病人外圍血T淋巴細(xì)胞→→體外培養(yǎng)→→IL-2等促細(xì)胞生長因子刺激細(xì)胞生長→→T淋巴細(xì)胞分裂→→含正常ADA基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體LASN導(dǎo)入細(xì)胞→→回輸病人ADA基因治療中應(yīng)用的ADA轉(zhuǎn)移和表達(dá)載體結(jié)構(gòu)ADA示