基因治疗新载体的进展

　　

日前，美国宾夕法尼亚大学基因治疗研究所高冠平博士来到三院考察，高冠平博士近年来在Science、Nature及美国科学院院刊等杂志发表80余篇论文，拥有15项专利，高冠平博士是该所主任助理、副教授、基因载体项目主任。笔者就基因治疗现状和最新进展采访了他，他讲述了基因治疗载体的最新进展。

何谓基因载体？基因载体是指将基因或其它核酸物质运载到细胞中的工具。其化学本质可以是蛋白质或多肽、核酸、脂类、糖类、其它有机分子或它们的复合物。载体系统在生物技术中具有不可或缺的作用。根据载体的组成和制备过程可将基因载体分为病毒载体和非病毒载体两大类。病毒载体是将外源基因包装到天然病毒的外壳中，利用病毒对宿主细胞的感染性将外源基因导入细胞中。病毒载体因具有转导效率及表达效率高的特点而得到广泛应用。目前常用的病毒载体有逆转录病毒载体、腺病毒载体、腺相关病毒（AAV）载体等。非病毒载体是将外源基因用各种人工的或天然的材料包装起来形成的"人工病毒"。用于制备"人工病毒"的材料主要包括核酸、脂质和蛋白质，还可以偶联各种其它化学成分。

基因治疗病毒载体多为逆转录病毒载体、腺病毒载体、腺相关病毒（AAV）载体等。其中最被看好的是腺相关病毒。

基因治疗是一把双刃剑，目前在基因治疗研究或临床试验上，85%是使用病毒载体。2000年时，宾州大学有病人在基因治疗中死亡，2002年在法国又发生先天免疫不全症bubble boys基因治疗临床试验发生白血病的副作用。这两件失败的案例，皆被归因于病毒载体的不安全性。据了解，均是由于逆转录病毒做为基因载体所引起的，因此，逆转录病毒载体逐渐被淘汰，而多用的是腺病毒和腺相关病毒，而腺病毒载体多用于肿瘤基因治疗，优点是：易于培养和纯化；基因组大，因而可插入大片段外源基因；可高效地转导不同类型的人组织细胞；可转导非分裂细胞；在细胞培养物中有高滴度的重组病毒产量；进入细胞内并不整合到宿主细胞基因组，仅瞬间表达，因而安全性较高；可原位感染组织，如肺等。缺点有：表达外源基因时间短，免疫原性强，可引发机体产生强烈的炎症反应和免疫反应；几乎可以感染所有细胞，而缺乏特异性。但毒性较大，免疫反应重。较为优胜的是腺相关病毒，腺相关病毒（AAV）具有病毒基因组很小，如2型腺相关病毒是由4681个核苷酸组成的单链DNA，AAV可感染分裂期及静止期细胞，当辅助病毒不存在时，AAV能整合到宿主细胞基因组的特定区域，无致病性，免疫原性弱，因此，它无毒高效，是目前理想的基因治疗载体。

为什么基因治疗需要病毒做为载体？人类从诞生之日起，就开始与疾病作斗争。在某种程度上我们基本可以说，人类发展史也就是不断与各种疾病作斗争的历史。我们通常所说用基因治病，实际上是指用导入人体内的基因的产物蛋白质来治病。通常是指把遗传物质（DNA或RNA）引入到患者的细胞中，以达到治疗疾病的目的。病毒作为载体是利用了病毒在几千年的自然进化过程中，与人类较量的漫长岁月中，它可以找到最有效的途径进入人体。而病毒载体利用了病毒天然的或改造的外壳和（或）外膜结构来装载目的基因。外源基因进入细胞中通常需要“运输工具”。病毒是在漫长的自然进化过程中存活下来的没有细胞结构的最小、最简单的生命寄生形式。它们通常可以高效率地进入特定的细胞类型，表达自身蛋白并产生新的病毒粒子。因此，病毒是首先被改造作为基因治疗的载体。

时至今日，基因治疗的概念及其探索应用的范围均已被扩大。它不仅涉及遗传性疾病，而且涉及恶性肿瘤、心脑血管疾病、自身免疫疾病、内分泌疾病、中枢神经系统疾病等多基因疾病，以及包括艾滋病在内的传染性疾病，而备受人类的关注。

有些基因是需要在正常生理环境下才能表达的，比如在治疗糖尿病时，我们需要在人体血糖下降时，胰岛素才表达，但时时刻刻表达就会造成血糖浓度升高，因此，人们就想让它在表达的时候就表达，不表达的时候就不要表达，因此要做一个基因开关，通过控制转录过程使一个基因表达“释放”或“沉默”，比如，将小分子四环素与基因开关结合，应用四环素时基因开关就打开，把四环素一断掉，基因开关就关掉，人们能控制胰岛素有节制地释放，有节制地表达，从而达到基因治疗的目的。又比如恶性贫血，我们将促红细胞素利用基因治疗注入人体，如果时刻表达就会引起血浓度增高，利用基因开关有选择性的表达，就可达到基因治疗的目的。

随着人类基因组计划的完成，各科疾病相关基因的揭示，DNA转移技术的革新，以及对于在人体内重组载体表达的调控技术的提高，基因治疗必将在肿瘤疾病及遗传性疾病治疗中起重要作用，基因治疗在现代临床医学中具有广阔的前景。