基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展

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1、基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基

2、因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展第24卷第2期2007年4月生物學(xué)雜志J0URNAL0FBIOLOGYVo1.24No.2Apr,2007基因槍技術(shù)及其在基因治療中的應(yīng)用進展何保凌,孫恩杰,黃文(武漢理工大學(xué)理學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)系,武漢430070)摘要:目前基因轉(zhuǎn)染載體主要分為病毒型載體和非病毒型載體,病毒載體雖轉(zhuǎn)染率較高,表選時間長,但其安全性令人擔(dān)憂,非病毒載體中基因槍的優(yōu)勢最為明顯,臨床化趨勢最強.通過分析非病毒基因轉(zhuǎn)染技術(shù)面臨的障礙,介紹了基因槍技術(shù)的產(chǎn)

3、生和原理及其顯著的優(yōu)勢,并總結(jié)了當(dāng)前基因槍技術(shù)在基因治療中的應(yīng)用,指出了基因槍技術(shù)發(fā)展面臨的問題和發(fā)展方向.關(guān)鍵詞:基因槍;非病毒載體;基因治療;基因轉(zhuǎn)染;基因免疫中圖分類號:Q789文獻標(biāo)識碼:B文章編號:1008—9632(2007)02—0047—04基因治療的提出到實踐的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)十年的時間,期間,人們試驗和嘗試發(fā)展了數(shù)十種病毒型和非病毒型載體運用于基因治療臨床.1990年,Frenchderson等把腺嘌呤脫氨酶(AdenosineDeaminase,ADA)基因?qū)氲揭幻?歲小女孩的

4、T淋巴細胞中,成功地治療ADA基因缺陷所致的”重型合并性免疫綜合癥”,開創(chuàng)了人體基因治療成功的先河.開始,病毒型載體因為基因轉(zhuǎn)染率高,表達時間長而受到廣泛重視.但2000年美國賓州大學(xué)以重組病毒為載體的基因治療藥物臨床試驗造成了受試者死亡的悲劇和后來的研究發(fā)現(xiàn)病毒型載體有可能改變被轉(zhuǎn)染細胞的主要功能和局部環(huán)境,甚至可能有選擇I生促腎上腺皮質(zhì)樣的作用,從而引發(fā)了人們對病毒型載體安全I生的憂慮,因此,以非病毒為載體的基因轉(zhuǎn)移研究越來越受到關(guān)注和重視.作為一種重要的非病毒型基因轉(zhuǎn)染技術(shù),基因槍自1984年誕

5、生以來經(jīng)歷了火藥型,高壓放電型和目前廣泛使用的高壓He氣型,由于其安全,高效的特點,應(yīng)用的范圍迅速擴大,從最開始運用于植物基因工程,動物基因工程到現(xiàn)在的基因治療和基因免疫領(lǐng)域,從面向細胞的研究發(fā)展到在體操作,從植物,昆蟲,魚到哺乳動物’.乃至人體,目前已有基于基因槍技術(shù)的多種基因疫苗進入臨床研究的階段.1非病毒基因轉(zhuǎn)染技術(shù)面臨的障礙對在體方式而言,基因轉(zhuǎn)染技術(shù)需要跨越細胞外和細胞內(nèi)雙層障礙.細胞外的轉(zhuǎn)移過程中遇到的障礙有:(1)DNA在血漿中的降解.(2)網(wǎng)狀內(nèi)皮組織對于DNA的吸收.(3)難以將DN

6、A定位到特定的器官.(4)轉(zhuǎn)染為黏液所阻止等.細胞內(nèi)的障礙包括:(1)核酸酶降解,直接注入血液系統(tǒng)的裸露DNA常被核酸酶收稿日期:2006—04—27降解.(2)激活補體系統(tǒng),DNA復(fù)合物在體內(nèi)能激活補體系統(tǒng),造成目的基因在未達到效應(yīng)細胞前被吞噬破壞.(3)轉(zhuǎn)染效率低,DNA復(fù)合物多數(shù)相對分子質(zhì)量較大,難以通過擴散途徑進人細胞內(nèi),而人胞作用是非病毒基因遞送系統(tǒng)進入細胞的最主要方式.(4)溶酶體降解,進入細胞的基因在溶酶體易被水解失活.(5)DNA胞漿的穩(wěn)定性以及DNA向質(zhì)粒的移位.綜上所述,非病毒基因

7、遞送系統(tǒng)在體內(nèi)發(fā)揮作用之前須經(jīng)歷多重障礙,其中如何將目的基因有效地輸送至效應(yīng)細胞是十分關(guān)鍵的一步,如果基因轉(zhuǎn)染沒有選擇性,體內(nèi)基因治療就難以獲得成功.2基因槍技術(shù)的產(chǎn)生初期,人們一般從生物學(xué)的角度出發(fā),將外源基因組裝到病毒中,再利用病毒的自動定位和侵入靶細胞的特性將外源基因間接地導(dǎo)人靶細胞內(nèi),即病毒基因轉(zhuǎn)染法.在病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)染系統(tǒng)中以逆轉(zhuǎn)錄病毒和腺病毒用得最為廣泛,但是直接用活病毒作載體帶來的危險仍被人們所關(guān)注.事實上,逆轉(zhuǎn)錄病毒只能感染處于分裂期的細胞,而腺病毒在一些病人中能夠誘導(dǎo)機體產(chǎn)生炎癥和

8、免疫反應(yīng),這些都限制了該系統(tǒng)在基因治療中的應(yīng)用,因此,人們一直都在探求能夠替代它的非病毒基因轉(zhuǎn)染方法.為避免病毒型載體的毒性,產(chǎn)生了受體介導(dǎo),脂質(zhì)體介導(dǎo)等化學(xué)方法和肌肉注射,無針注射,電脈沖介導(dǎo)法(Electroporation,Mireta1),磷酸鈣共沉淀法,顯微注射和基因槍技術(shù)等物理方法,但是化學(xué)方法效率普遍較低.1987年,Sanford,Klein等人首創(chuàng)一套火藥驅(qū)動的基因?qū)朐O(shè)備,一次可以導(dǎo)人數(shù)以千計的細胞.最初他們使用該設(shè)備直接將裹在鎢粒表