1、基因治疗与基因载体晏 霆 1 朱满洲 2(1 国药集团国怡药业有限公司 ,安徽 淮南 232000、 2 中国科学技术大学 ,安徽 合肥 230026)摘要 综述基因治疗的原理、方法 ,用做基因治疗的载体 ,以及阳离子脂质体作为基因载体的优点等。关键词 基因治疗 ;基因载体 ;阳离子脂质体20 世纪 90 年代以来 ,世界各国纷纷将人类基因组研究列为国家重大研究项目 ,很多人认为这是当代也可能是整个时代最重要的科学事业 1 。随着人类基因组研究的迅速进展 ,人们对生命基因基础的认识将达到一个新的水平。此外 ,微生物 ,例如细菌 ( methanococus jannaschii) 和酵母的基因
2、密码现在已被完全破译 ,更为复杂的有机体的基因密码也将很快得以阐释 2 。所有这些对基因的新认识给研究疾病的基因本质提供了前所未有的机会 ,并将迅速推动人类疾病的 DNA诊断及基因治疗研究 ,从而导致在将来把基因治疗作为治愈疾病的一种整体策略的实现 3 。人类有十万个基因 ,基因病有四千多种 ,基因缺陷是造成 25 %的生理缺陷 ,50 %儿童死亡和 60 %成年人疾病的原因。因此 ,一旦基因治疗在临床上实现 ,将改变医药界的面貌 ,开创基因作为药物的新纪元 ,对医药工业产生深远的影响。基因治疗的原理是 :如果一位病人由于缺少某种已知基因而患病 ,那么把缺少基因通过一种特定的载体输送到病变细胞
3、或组织内 ,使之表达 ,有可能会直接纠正基因缺乏 ,从而达到治愈疾病的目的 ;如果无法从基因的角度确定病人的病因 ,但其病理研究已十分清楚 ,那么可以利用载体把适当的基因或某些核酸类药物 (如 antisense oligonucleotides 或 mRNA)输送到病变细胞 ,通过其他途径破坏该病的机制。因此 ,基因治疗可以大致定义为“把基因作为药物来治疗疾病”或“为达到治疗的目的 ,通过载体把核酸传送到病体” 4 。最早的基因治疗临床研究可追溯到 80 年代初 ,1980 年 ,Cline 等对两名重症 2地中海贫血患者进行了基因治疗的研究。 Cline 可以说是临床基因治疗的先驱。 19
4、89 年 1 月 ,美国政府首次批准了一项人体基因转移研究 ,1990 年 9 月 14 日首次批准了一项基因治疗临床研究计划 对腺苷脱氨酶(ADA)缺陷的重度联合免疫缺陷病 (SCID) 患者进行基因治疗 ,研究人员用携带正常 ADA 基因的逆转录病毒 ( RV) 载体转染了一名 ADA 缺乏症患儿的淋巴细胞 ,然后将处理过的淋巴细胞回输患儿体内 ,反复几次治疗以后 ,患儿严重的联合免疫缺陷得到恢复 ,并能在外正常活动。这一成功轰动了全球 ,8 庆大霉素茶碱可促进庆大霉素的重吸收 ,使庆大霉素血药浓度升高 ,联用茶碱时 ,庆大霉素只需应用原剂量的 1/ 5 4 。9 磺胺甲 口 恶 唑磺胺药
5、的蛋白结合率高 ,当与茶碱合用时 ,使茶碱从蛋白结合部位置换出来 ,即游离型茶碱浓度增加 ,有发生中毒的可能性 ,因此宜慎用或不宜配伍 4 。10 2内酰胺类头孢呋肟使茶碱血药浓度升高 ,尤其在肺心病患者出现心衰时 ,使氨茶碱排泄减慢 ,导致体内氨茶碱浓度蓄积 14 ;头孢噻肟、头孢呋肟使茶碱血药浓度明显升高 ,有可能增强其毒副作用 ,而头孢噻肟、头孢呋肟血药浓度却明显降低 ,两药不宜同时应用 4 。综上所述 ,茶碱与某些抗菌药物联用时 ,在药动学方面可表现不同程度的相互作用 ,从而使茶碱血药浓度过低 ,影响疗效 ,或太高 ,发生中毒。其中氨茶碱与红霉素、螺旋霉素、林可霉素、克林霉素、磺胺甲
6、口 恶 唑联用 4 d 起 ,应减量 25 % ,与喹诺酮类药物联用 ,应减量 30 % ,与异烟肼联用 ,应减量 2025 % ,与利福平联用 ,应增加用量的 20 % 25 % ,不宜与氯霉素合用 4 。故掌握抗菌药物与茶碱相互作用机制与规律 ,对于临床调整剂量 ,避免发生相互不良反应 ,致为重要。参考文献1 戴光强总主编 . 医学继续教育系统丛书 . 医院药学分册 (进展篇 ) . 合肥 :安徽科学技术出版社 , 2001 :2352 刘萍译 . 细胞色素 P450酶对药物生物转化的作用 . 国外医学合成药、生化药制剂分册 , 2000 ;21 (5) :3063 叶丽卡 ,李国秀 ,韩
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10、中国有临床方案两个 ,病例数 14 例。可以说“ 21 世纪的医疗革命将取决于基因治疗研究的成功”。从研究路线上看 ,基因治疗的内容包括 :引起疾病的缺陷基因定位 (基因诊断 ) 、选择合适的转基因载体及载体的修饰与包装 (基因载体 ) 、外源基因导入人体靶细胞内 (基因转移 ) 。基因治疗不能被看作是一项通过对人类基因的永久性控制 ,使后代免受基因方面或其他更为复杂疾病的折磨的技术。其实 ,基因和其它核酸类药物应被看成是小分子药物的替代品 ,它们一旦进入病体 ,有可能会真正根治疾病。基因诊断是第一个分享人类基因组计划 ( HGP) 研究成果的领域 , HGP 的序列库最终完成 ,随着功能基因
11、组研究的迅速进展 ,各类疾病异常基因的搜索变得简单。如果基因或其它核酸类替代品是“药物”的话 ,那么基因治疗所面临的首要困难是与药物传送方面的问题相类似的。换句话说 ,基因治疗首先要解决如何才能把供治疗用的基因或核酸高效的传送到特定的病变细胞或组织中去。把供治疗用的基因或核酸传送到特定的病变细胞或组织中去的过程被称为基因转移或转染 (transfection) 。基因转移可分为体内法 (in vivo) 和体外法 (ex vivo) 。 Smith 等 5 认为基因转移的效率是由转移载体 ,聚核苷酸及目标细胞的性质共同决定的。磷酸钙沉淀法 6 早在 80 年代就被用于基因转移 ,但这种方法对细
12、胞膜有很大破坏作用 ,故不适用于体内法。一些物理方法如显微注射 ,电穿孔 ,基因枪等 7 10 虽可将目的基因直接转入靶细胞 ,但却存在目的基因随机整合之弊 ,况且人体只有少数几种细胞或组织可接收直接导入的裸露 DNA ,其它细胞或组织对这种方法具有抗性。于是帮助转移外源基因的载体被广泛研究。理想的基因载体应具备 : (1) 靶向特异性 ,并且可被免疫系统识别 ; (2) 高度稳定 ,容易制备 ,可浓缩和纯化 ; (3) 无毒性 ,对病人及环境安全无害 ; (4) 有利于基因高效转移和长期表达 11 。目前 ,在基因载体的设计上 ,大致可分为两大类 :病毒类和非病毒类。在临床治疗成为可能以前没
13、有一种是对基因的转移万能选择。两类载体都有许多问题亟待解决 ,都不能够达到理想载体的标准 (能够标准转移核酸并无毒副作用 ) 。病毒已进化了上亿年 ,它们有自己的一套侵染细胞并使自身的遗传信息表达的“策略”。在复制缺陷型的逆转录病毒 (retro2vius) 、腺病毒 (adenovirus) 、腺病毒伴随病毒、疫苗病毒、 EB 病毒等众多病毒载体中 ,逆转录病毒和腺病毒是两种较有前途的载体。逆转录载体可容纳 9 KB 的外源信息 ,整合进入宿主细胞基因组 ,长期表达外源基因 ,结合已经建立的与之相配套的包装细胞系统 ,可以产生高滴度的病毒液 ,从而高效率地将外源性基因导入靶细胞 ,其不足之处
14、是整合是非位点特异的 ,而且只整合进入处于分裂期的细胞 ,由于包装细胞产生的病毒子非常容易失活 ,不能经受浓缩过程 ,所以不能直接用于体内过程。腺病毒可以感染处于非分裂期细胞 ,病毒稳定 ,又可经受浓缩纯化 ,但它可能引起免疫反应。总之病毒类载体具有 : (1)在载体中可能产生有传染性 ,野型或辅助型病毒 ; (2)可能随机整合于宿主基因组中 ,从而活化癌基因或使抑制癌基因失活 ; (3)其自身或编码的基因产物过度表达等不安全因素。正是由于安全性问题及大量获得重组病毒载体相对困难等原因 ,科学家正在寻找更安全 ,高效又易识别的非病毒类。其中阳离子脂质体作为临床上一种有效的基因载体系统 ,因其理
15、论上无毒 ,易制备 ,可容纳很大外源基因而受到青睐 ,应用前景乐观 12 。阳离子脂质体是一种单一的阳离子两亲化合物 ,或更为普遍的是正离子类脂分子 cytofectin 和中性脂质体的混合物。它们控制核酸转移的原理为 :带正电的阳离子脂质体与带负电的核酸序列通过静电作用形成能够进入细胞的复合物。然后 ,复合物缓慢放出核酸序列并在核中得以表达 ,或控制基因表达。这个具有吸引力的简单原理还面临着许多尚未解决的问题 ,但阳离子脂质体作为基因载体已经应用于动物实验及临床实验中。纵观药学发展历史 ,“药食同源” ,但从第一个化学合成药物发明至今不足 150 年历史 ,从第一个抗菌素的发现至今不足 70
16、 年历史。今天 ,可以说世界上只要有人类的地方就会有化学合成药物与抗菌素。作为造福人类的新技术 ,基因治疗也必将成为临床现实 ,使迄今为止最难治的遗传性或获得性疾病 ,能有治愈或减轻已有症状的可能 ,用于基因治疗的“基因药物”可望成为临床常规应用药物。参考文献1 E Pennisi , Science , 1998 ;280 :8142 Das S , Yu C , Gaitatzes R et al . Lindelien , Nature , 1997 ;385 :293 Friedman T , Nature Med , 1996 ;2 :1444 Miller AD. Angew Ch
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