基因治疗
出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第915页（3811字）
基因治疗是利用基因转移技术将正常的外源基因导入生物体靶细胞内，以纠正或补偿其基因缺陷，从而达到治疗疾病目的的一种高技术。
在国际上．基因治疗日益成为医学研究的热点，并取得一些成绩。中国也已把基因治疗研究列为国家高技术发展项目。
1980年，克莱因(M．J．Cliine)等给两名晚期β－地中海贫血患者进行首次基因治疗试验，由于当时条件所限，试验失败。1983年，曼(R．Mann)等构建了包装细胞系，基因治疗随之活跃起来。
大多数研究者致力于把外源基因导入小鼠骨髓干细胞，以纠正血液系统的遗传缺陷。1983年，乔伊纳(A．J－Oyner)等人最先在体外通过逆转录病毒(retroviral)载体，把新霉素抗性(neo)基因导入小鼠造血干细胞。1984年，安德森(W．F．Anderson)详细阐明了基因治疗的前景及其发展方向；威廉斯(D．A．Williams)等将neo基因和二氢叶酸还原酶(DHFR)基因导入小鼠造血干细胞。之后不久，威廉斯等用类似的方法首次将腺苷脱氨酶(ADA)基因导入小鼠体外培养的人类淋巴样细胞，并获得高效表达。
1986年，科恩(D．B．Kohn)等把载有ADA基因的逆转录病毒载体导入非人灵长目动物体内，该基因可在动物体内持续表达数月。
1989年1月，美国国家卫生研究院及其下属DNA重组委员会(NIH，Recombinant DNA Advisary Committee)批准了第一例人体内外源性基因表达的研究，获得成功。1990年9月又批准第一例人体的基因治疗(严重的ADA缺乏症)。这项研究进行得十分顺利，标志着基因治疗已步入临床应用阶段。
基因治疗的战略包括基因替代、基因修正、基因增强3个方面。基因替代是指用正常基因去替代变异基因；基因修正指特异地修复变异基因序列，而不涉及靶细胞基因组的其它变化；基因增强是将有功能的目的基因转移到疾病细胞或个体基因组的某一部位上，以补偿缺陷基因的功能，这是目前研究较多、较成熟的方法。
基因治疗有几个关键步骤，首先必须分离出引起疾病的基因以及在机体中插入有功能的片段，而且这种接受功能基因的细胞必须能在移植时存活下来。此外，它们还必须能够制造由插入基因所编码的蛋白质，也就是说它们可以表达这种基因。将外源基因转入靶细胞必须有一个高效的基因转移系统。
表1 各种基因转移方法的比较
比较这些方法可以看出，逆转录病毒法是一种高效率的转移技术(转移效率高达10%～100%)。
此方法使用缺失编码病毒功能蛋白基因(如gag、pal、env等)的重组逆转录病毒载体转染包装细胞，含目的基因的逆转录病毒载体可在包装细胞内大量复制，并利用整合在包装细胞基因组上的重组基因的产物包装成病毒颗粒，收集这些释放出的颗粒并以此转染靶细胞，使用被转染的受体细胞就可实现基因转移。这种缺失功能基因的逆转录病毒在靶细胞内不繁殖，不会扩散造成危害。
目前已构建了各种用于基因转移的重组逆转录病毒载体和包装细胞系。
基因转移的方法很多．但概括起来主要有两条途径：一是先将目的基因导入靶细胞，再输回体内；二是直接将携带目的基因的载体注入体内靶器官，而无需中介的体细胞。
对靶细胞的选择限于一定范围．要求靶细胞易培养，易被基因修饰，且易再植入体内。最好有非复制期的细胞或周期性的干细胞，以便基因修饰永久存在。
骨髓干细胞具有移植方便、繁殖力强、能分化成各系血细胞等特性。因此，血液系统的遗传病便成为基因治疗的首选对象。1980年，克林(M．Clin)第1个利用小鼠造血干细胞将外源基因导入小鼠体内。
1985年，米勒(A．D．Miller)等用逆转录病毒作载体将人类β珠蛋白基因导入小鼠红白血细胞和人类骨髓干细胞，获得高水平的表达。
1987年，科恩等用猿猴造血干细胞将人的ADA基因导入猿猴体内，结果在外周血细胞中表达出人的ADA。可用于基因治疗的靶细胞还有肝细胞、血管内皮细胞、脑组织细胞、淋巴细胞、皮肤细胞和肌细胞等。
1991年弗尔格纳(P．L．Felgner)等报告，无需将基因整合入宿主细胞基因组内，将基因直接注射入活体也可获得长效表达。
目前已明确多种遗传病是由单基因缺陷所致，因而基因治疗的主攻目标是单基因缺陷的遗传病，现已进行基因治疗研究的疾病有：(1)血友病：IX因子缺陷症、Ⅷ因子缺陷症。
(2)免疫缺陷病：ADA缺陷症、嘌呤核苷磷酸酶(PNP)缺陷症。(3)尿素循环障碍：鸟氨酸转氨甲酰胺(OT)缺陷症、精氨酸琥珀酸盐合成酶(AS)缺陷症。
(4)贫血：β－地中海贫血、镰形细胞贫血。(5)肺气肿：α1－抗胰蛋白酶缺陷症。
(6)溶酶体贮藏障碍：葡糖脑苷脂酶缺陷(Gaucher氏病)。(7)其它代谢病：苯丙氨酸羟化酶(PAH)缺陷症、次黄嘌呤－鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGR)缺陷症。因为大多数癌症是异常的基因表达所致，或与之有关，所以癌症可以认为是一种遗传性疾病。
最简单的基因疗法模型是那些因抗癌基因缺陷所致的肿瘤，如能恢复抗癌基因的表达，应该可以抑制或逆转癌症的表型。
1990年，弗吉斯坦(B．Volgelstein)报告，引起癌症发生的原因主要在于抑癌基因的突变、缺失引起的效果积累。把克隆好的抑癌基因转入癌细胞，通过其表达来抑制肿瘤的生长，是肿瘤基因治疗的一种设想。
1990年，默塞(W．E．Mercer)和阿普利(J．F．Apperiy)等把抑癌基因P53的正常cDNA转入结肠直肠癌细胞和神经胶质细胞瘤细胞，使肿瘤被抑制。1990年，罗森伯格(S．A．Rosenberg)等人发现，自转移性黑色素瘤患者身上获取肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)，将neo抗性基因通过逆转录导入TIL中，而后重新输回给患者，TIL会集中分布于肿瘤所在部位。他们还以基因治疗为基础，把外源肿瘤坏死因子(TNF)基因转给TIL，对50名黑色素瘤晚期患者施以肿瘤免疫治疗。如果利用逆转录病毒将毒素基因导入癌细胞内，这些毒素又能准确无误地定点表达，特异性杀死癌细胞。另一方面，将药物敏感基因定点导入癌细胞，可增强其对抗癌药物的敏感性。在理论上，把反义RNA引入癌细胞以抑制癌基因的表达．也具有一定的前景。
1989年，安德克尔森(L．F．Andcrson)报告，用重组逆转录病毒将CD4分子的基因导入人上皮细胞及小鼠成纤维细胞，体外培养的这些细胞表达了具有生物学活性的CD4。现认为，CD4是阻断人类免疫缺陷病毒(HIV)感染的关键。帕金森综合征基因治疗的研究也取得重大进展，已克隆出酪氨酸羟化酶(TH)的cDNA有四个亚型。
通过逆转录病毒载体已将THcDNA的1、2两型转移至成纤维细胞、AtT细胞等，均获得有活性TH表达。此外，用基因治疗技术促进伤口愈合、治疗肌营养不良、骨质疏松、类风湿性关节炎、中枢神经系统疾病和心血管系统疾病的研究也已展开。
目前，基因治疗的发展很快，从确定基因治疗的目标，选择靶细胞，寻找基因转移途径，到建立各种安全有效的逆转录病毒载体都取得显着成就。
但实现真正的可靠临床治疗方法，还有许多尚待解决的问题。人们担心，外源基因的导入会扰乱正常基因的表达或激活相邻的原癌基因。
此外，基因治疗还涉及到有关法律的及伦理的问题。
尽管如此，基因治疗终将成为临床治疗疾病的一个重要领域。
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(安徽省淮南职业医专李道群副教授、华东煤炭医专附院方坤撰；姚士硕审)