基因治疗“随心所欲”(图）

　　

    [生物通讯]基因治疗专家们距离他们随心所欲开关基因的梦想又近了一步：一家美国生物技术公司证明，通过一种口服药物可以激活公司研制的一种“可编程”内源转录因子。这个系统可用于激活或抑制内源基因。

    开发出这个新系统的公司－－加州的Sangamo BioSciences专注于利用遗传工程改造锌指蛋白转录因子。锌指蛋白是一种能够结合DNA的小多肽基序（peptide motifs），含[AD340X300] 有一个或多个锌分子作为结构组成；锌指结构是蛋白质与DNA双螺旋结构之间结合的一种形式，其特征是由4个氨基酸残基与1个锌离子结合，通过金属离子的参与形成稳定的空间结构，通过a 螺旋与DNA双螺旋结构的大沟结合，从而识别特定的DNA序列。可以根据需要设计锌指蛋白，使之与任何DNA序列结合。例如，转录因子激活蛋白p65和转录因子抑制蛋白KRAB(Kruppel-associated box)一旦与效应域结合，就会构成用以下调或上调某一给定靶基因的表达功能的人工转录因子。

    “这是一种非常普遍的基因调控方法，与生物体调节内源基因表达的方式类似。”Sangamo的CEO Edward Lanphier说。

    基于这种方法，该公司已有几个用于治疗诸如心血管疾病、癌症和传染性疾病的基因活化和抑制项目正在进行之中。这些治疗领域中进展最大的当属血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor ，VEGF)内源基因的功能上调研究。VEGF在血管生成中起着关键作用，因而成为局部缺血、心脏病和四肢疾病等一个诱人的治疗靶点。Lanphier表示，临床前研究已经证明，激活内源VEGF基因能够按正常比例产生所有正常的同源异构VEGF蛋白。这就会形成组织形态学正常的血管系统。

    而与此大不相同的是，常规的基因治疗方法只操作一种VEGF同源异构蛋白，结果会产生脆弱易漏、组织形态学异常的血管系统。Sangamo 计划于2003年下半年申报新药研究(investigational new drug ,IND) 申请。美国食品与药物管理局（FDA)新药审核的申请可分为两个阶段，即新药研究申请和新药上市许可申请(New Drug Application，简称NDA)阶段。

    Lanphier表示，研究的最终目标是控制人工转录因子的表达，从而通过药物控制内源基因的表达。目前已有几个控制插入的转移基因的开关问世。其中一项领先技术就是由Bert O’Malley发明、Valentis公司商品化的GeneSwitch系统。这个基于质粒的基因调控系统由以下几个组件构成：

• 一个突变形式孕酮受体的腺体结合结构域，这个结构域使得转录因子可由极低浓度的抗孕酮药物mifepristone激活。

• 来自人类转录因子NF-kB p65亚单位的转录激活结构域

• 来自酵母GAL4 蛋白的DNA结合结构域，该结构域使得转录因子可以与一个启动子含有GAL4 特异结合位点序列的转移基因结合。

    Sangamo的研究人员Carolyn Dent用一个对VEGF内源基因特异的锌指蛋白基序替代GAL4 DNA结合结构域。然后分别在瞬时转染和持续转染的人类和小鼠细胞株中检验这个系统。结果表明，这个新系统在所有的实验体系中都运行良好。“缺乏诱发剂时，VDGF的数量没增加，因而也有没有背景表达。”她说。

    Genetic Therapy Inc的项目主任Gene Liau认为，这个实验结果十分激动人心，“如果你能够打开VEGF基因并精确限定你想它表达的时间，然后再将其关闭，那么一切就尽在你的掌握。”他指出，长期诱导 VEGF会产生有害的副作用，因而VEGF基因的表达必需小心调节。Liau还补充说，调节基因表达的时间和水平一直是基因治疗整体领域中一个棘手的问题。

    然而，他警告说，这样技术应用于人类之前还有许多障碍需要跨越。“其中一个关键问题就是如何使转录因子到达正确位置，并在体内表达出足够高的水平。”Dent表示，他们正在考虑两种运送转录因子基因的办法：直接肌肉注射裸DNA和通过病毒载体系统，如腺病毒载体或慢病毒载体系统等。

    但Liau指出，一旦这个技术被证明可以作为精细调节内源基因表达的安全和有效方式，就会用于多个治疗领域。例如，这项技术可用于打开促红细胞生成素（erythropoietin）内源基因的表达，这将对癌症病人产生极大益处。还可用这项技术来抑制COX-2 和NF-kB等促进发炎(pro-inflammatory)基因的表达。一氧化氮合成酶（nitric oxide synthase ，eNOS)  表达的调节对于心血管疾病的治疗也有着潜在价值。

    Liau还补充说，这项技术可能还会给1型糖尿病人带来福音。1型糖尿病人的胰岛细胞受损，无法产生胰岛素。可以通过诱导产生第二个器官如肝脏等来表达和分泌胰岛素。“你并不想永远持续稳定表达胰岛素。”他解释说，“理想的情况是能够在服用一个药片后，诱导胰岛素的产生。”

    “一个全新的基因治疗领域正向我们敞开大门。”他说。

生物通摘译自BioMedNet