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基因治疗用于病毒性肝炎_西药治疗

01-26 来源:互联网

  引起病毒性肝炎的病原体主要是肝炎病毒,包括甲型肝炎病毒(HAV)、乙型肝炎病毒(HBV)、丙型肝炎病毒(HCV)、丁型肝炎病毒(HDV)、戊型肝炎病毒(HEV),近年来的研究表明,GB病毒(GBV)/庚型肝炎病毒(HGV)和输血传播病毒(TTV)。最近报导国外发现了SEN病毒(SENV),可能是解释目前仍有10~15%的病毒性肝炎患者病原学不清的问题。无论是那一种肝炎病毒感染引起的急性、慢性病毒性肝炎,根本原因是病毒复制和表达的存在,病毒的抗原诱发机体的免疫原理反应,造成肝脏炎症损害。因此,要从根本上解决病毒性肝炎的问题,从基因水平上,寻求阻断、抑制、甚至是清除肝炎病毒,是非常重要的思路。基因治疗是生物医学领域中研究的一个热点。

  一、 基因治疗的概念和策略

  基因治疗就是用正常或野生型基因校正或转换缺陷或致病基因的一种分子生物学水平的治疗方法。传统意义上的基因治疗(gene therapy),是指目的基因导入靶细胞以后与宿主细胞内的基因发生整合,成为宿营主细胞遗传物质的一部分,目的基因的表达产物起到对疾病的治疗作用。近些年来,采用某些基因转移技术,即使目的的基因和宿营主细胞的基因不发生整合,目的基因也可得到暂时表达。目的基因的表达产物也具有一定的治疗作用。这种基因治疗中应用的目的基因应象我们平常在临床上使用的药物一样。为了与传统意义上的基因治疗相区别,这种目的基因不与宿主细胞基因组发生整合,暂时表达产物发挥治疗作用的基因治疗方法叫做基因疗法(gene therapeutics)。

  基因治疗中根据针对宿主病变细胞基因采取的措施不同,又分为基因转换(gene replacement),基因修正(gene correction),基因修饰(gene augmentation),基因灭活(gene inactivation)和基因疫苗(gene vaccine)等五大策略。基因灭活和基因疫苗是阻断和抑制肝炎病毒基因复制和表达的重要基因治疗手段。基因治疗的条件包括:目的基因的获得,靶细胞的选择以将目的基因导入窠主细胞基因转移的高效手段。基因治疗的步骤包括:目的基因的准备、受体细胞的培养、载体的选择、将目的基因导入到靶细胞等。

  二、 病毒性肝炎的基因治疗

  基因治疗在抗肿瘤,遗传性疾病和传染病的治疗中有十分重要的应用前景,近年来的研究表明,基因治疗在病毒性肝炎的治疗中也能发挥重要的影响。病毒性肝炎的基因治疗研究虽然取得了一系列的进展,但是,由于病毒性肝炎的发病机制还没有完全了解清楚,目前基因治疗在病毒性肝炎治疗中的应用远未达到最高水平。病毒性肝炎的基因治疗一方面取决于基因治疗技术本身发展的速度和状态,另一方面也取决于病毒性肝炎发病机制本身研究的深入程度。

  (一) 淋巴因子转基因表达

  淋巴因子在传染病治疗中具有十分重要的作用和广泛的应用前景。其中的干扰素(IFN)已成为目前抗肝炎病毒治疗唯一公认有效的基因工程药物。利用淋巴基因表达进行传染病的基因治疗研究,是基因治疗在传染病中的一个重要应用和重要的研究方向。

  1、 干扰素的基因转移与表达

  Seif等将小鼠的干扰素β(IFNβ)的基因置于主要组织相容性复合体(MHC)的启动子序列的控制之下,构建重组表达载体,转染Babl/c小鼠的成纤维细胞系NIH3T3,得到了持续的IFNβ的表达。表达IFNβ的细胞系,对滤泡口炎病毒(VSV,vesicular stomatitis virus),脑心肌炎病毒(EMCV,encephalomy-ocarditis virus)和塞姆利基森林病毒(Semliki forest virus)的复制和表达均有明显的抑制作用。并发现持续低水平的IFNβ的分泌表达,就可以使这一细胞系产生明显的抗病毒状态。然而,用等量的外源重组的IFNβ则无此效果。而且,加入相应的IFNβ的单克隆抗体并不能阻断这种转导的细胞系对上述三种病毒的抑制效应。因此认为,此细胞系的抗病毒状态的产生,除了和分泌型IFNβ的表达有关以外,还有可能存在其它的作用方式。另外,Bednarik等将人的α2干扰素(IFNα2)的基因重组到人免疫缺陷病毒(HIV)的长未端重复序列(LTR)中的启动子下游,转入非洲绿肾细胞系中,IFNα2的分泌表达水平持续在50~150u/ml之间。这一低水平的IFNα2的表达完全可以抑制HIV的复制和转录。同样地也发现就用相应水平的外源重组的IFNα2也无此效果。而且IFNα2的单抗也不能阻断IFNα2的抗病毒作用。这一差别的原因,作者认为体内产生的IFNα2与体外重组的IFNα2的抗病毒机理不同。外源重组的IFNα2的抗病毒机理,是抑制HIV的成熟和装配过程,而内源表达的IFNα2的抗病毒作用,似乎是主要作用在转录水平以及HIV mRNA的稳定性等方面。

  2、 白细胞介素-2的转基因表达

  Guidotti等应用HBV DNA转基因小鼠,证实IL-2对HBV DNA转录的2.1kb的mRNA具有明显的抑制作用。认为IL-2对HBV DNA转录2.1kb mRNA的启动子活性有明显的负调控作用。同时,还通过肿瘤坏死因子(TNF)和γ干扰素(IFNγ)的诱生达到抗病毒的效果。因为肝细胞膜上没有IL-2的受体,所以认为IL-2的抗病毒作用是其对HBV DNA启动子活性的直接抑制使用来实现的。并且认为IL-2抑制HBV DNA的表达是在转录后水平上发生的。

  (二) 寡腺苷酸合成酶转基因表达

  Chebath 等构建了2'-5'AS的真核表达载体,和作为标志基因的二氢叶酸还原酶(dhfr)基因的表达载体以共转染的方式,导入到中国仓鼠卵母细胞(CHO)中,得到了2'-5'AS的表达。这一转导的细胞系和其亲本细胞相比较,具有显著的抗小RNA病毒的能力,如门果病毒(mengovirus)等的感染。这一研究结果表明,表达2'-5' AS的细胞系可以绕过IFN的诱生,仅仅靠2'-5' AS的表达也能产生显著的抗病毒效应。这种2'-5' AS诱生在IFN抗病毒治疗中是有普遍意义的。因此,这是一个很有价值的探索方向。

  (三) 病毒抗原编码基因的转基因表达

  Felgner等首先将HIV的糖蛋白gp120的基因与巨细胞病毒(CMV)的即刻早期(IF,immediate early)启动子序列重组,构建了表达gp120的重组表达载体。将这种重组表达载体的质凿DNA进行肌肉注射,一部分细胞可获得这种DNA而进行表达gp120。作为一种抗原,机体可以产生免疫保护性抗体。这种特异性的免疫应答是防治HIV的重要途径之一。Morin等也得到类似的结果。

  (四) 保护性抗体的基因导入与表达

  HIV感染CD4+细胞并使其破坏,造成CD4+细胞的数量减少,甚至完全丧失。以至于与之相关的免疫功能缺陷。保护CD4+细胞不受感染,其中的一种策略就是利用基因治疗技术导入HIV-1抗体的基因进行表达,中和HIV的感染性,Marasco等导入了针对HIV-1的单链抗体基因,可以特异性地与HIV-1的包膜糖蛋白相结合,以抑制或阻断HIV的感染能力。以HIV的cDNA的单链抗体的编码基因共转染T淋巴细胞中,其中HIV表达其核心蛋白(gag)的水平变化不大,但产生具有感染能力的HIV病毒颗粒的数量却显著降低。最近,Pomerantz等研究资料表明,抗Rev的单链抗体的表达,在细胞浆中可以捕获Rev蛋白,并且可以抑制HIV的表达。提示以HIV抗体的编码基因作为目的基因进行抗病毒基因治疗,是一个有希望的途径。但是,HIV可以编码多种结构和调节蛋白,作为抗原可以引发机体产生不同的抗体,为了优化细胞内抗体的表达,抗HIV感染的基因治疗的策略,必须对各种可能的抗体抑制或阻断HIV感染的效果进行比较,以获得较为理想的基因治疗效果。

  (五) 阻断病毒进入细胞的过程

  HIV感染并进入宿主细胞,必需借助其包膜糖蛋白pg120与宿主淋巴细胞膜上的CD4抗原相结合,这也是HIV选择下破坏CD4+细胞的重要原因。因此以过量的CD4抗原分子和HIV的包膜糖蛋白gp120,就可以阻断和抑制HIV的感染能力。由此保护未受感染的CD4+细胞。只要保证CD4+细胞的合适数量,HIV感染者就不会发展成严重的免疫缺陷,招致严重的机会性感染。Fischer等均可溶性CD4+(sCD4)分子的编码基因导入到体外培养的T淋巴细胞中,sCD4分子确实可以阻断HIV-1的感染。免疫系统中CD4分子的正常功能与主要组织相容性复合体(MHC Ⅱ)型分子的免疫识别密切相关。因此,应用这种sCD4分子干扰HIV-1与CD4+细胞结合来进行抗病毒基因治疗,担心会干扰MHC Ⅱ特异性T细胞的功能。转基因小鼠的研究结果表明,这种担心实际上是没有根据的。Weber等建立了表达sCD4分子的转基因小鼠品系,持续表达sCD4分子达100ug/ml,但如此高水平的sCD4分子的表达,并没有影响小鼠CD4+细胞对同各异型抗原或抗-CD3抗体刺激的免疫识别和免疫应答。

  另外,辅助性T细胞介导的体内抗体的应答机制,也不受sCD4分子过表达的影响。Morgan等曾应用逆转录病毒表达载体-包装细胞系基因转移系统,将sCD4的编码基因导入到人T淋巴细胞中进行表达,可以明显抑制HIV-1的感染。最近,sCD4与免疫球蛋白融合基因的表达,也获得了明显的抗HIV-1的效果。但是,以sCD4基因作为目的的基因的抗HIV-1基因治疗I期临床实验却未取得预期的成功。从临床标本中分离到了抗sCD4分子的抗性HIV-1病毒株,从一个侧面解释了其中的一个原因。实验证实,中和sCD4抗性株所需要的sCD分子数是sCD4敏感株的200-2700倍。因此,考虑到利用sCD4编码基因作为目的基因进行抗病毒基因治疗时,必须考虑到基因转移与表达调控的技术之外,还要考虑到sCD4分子本身的一些性质和特点。

  近年来,有关HIV-1感染的发病机制研究领域中最为令人兴奋的发现之一就是HIV-1感染,必须借助辅助分子(cofactor)融合素(fusin),即CC CKR5这种趋化因子受体的参与。因为HIV-1不仅可以高效地感染CD4-细胞系,如中枢神经系统的感染等,而且,将CD4分子的编码基因转染CD4-的细胞系,使其表型由CD4-变为CD4+,也不能导致其对HIV-1感染的敏感性增加。最后也想到了辅助分子的可能性。为此,各国科学家为之奋斗了整整8个春秋,才从众多的候选分子中确认融合素是HIV感染宿主细胞的必须结合的辅助分



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