腺病毒和反转录病毒载体及其在基因治疗中的应用进展-文献综述

腺病毒和反转录病毒载体及其在基因治疗

中的应用进展

（南京农业大学生命科学学院生命基地111班）

摘要：本文首先介绍了最应用最广泛的Baltimore病毒分类系统，然后引用最新的The Journal of Gene Medicine的数据，展示了最新的基因治疗和载体情况，最后对腺病毒和反转录病毒在基因治疗中尤其是在临床医学治疗中的近年来应用情况。

关键词：腺病毒载体；反转录病毒载体；基因治疗

Adenovirus and retrovirus vectors and advances of their application in gene therapy (College of Life Sciences,Nanjing Agricultural University)

Abstract:This paper first introduced the most popular Baltimore virus classification system.Then,I cited data statistical data from The Journal of Gene Medicine, in order to show how gene therapy and vectors for it have developed. At last,I reviewed the up to date application of different adenovirus and retrovirus vectors in gene therapy, especially in clinical application.

Key words: adenovirus vectors; retrovirus vectors;gene therapy

病毒载体是基础生物学研究中常用的遗传物质传递的载体。随着对病毒的遗传机制和致病机理的深入研究，越来越多的病毒载体被用于人类疾病的诊断和治疗。病毒载体应用于基因诊断有曲折的历史。起初被认为在充分了解病毒的分子和遗传机理的情况下，可用于之治疗任何疾病。但是，1999年，宾夕法尼亚大学用经改造的腺病毒载体治疗一位18岁患有鸟氨酸转氨嫁酰酶部分缺失症男性，导致病人死亡；2002-2003年MLV载体在被用于治疗患有人类联合免疫缺陷症XI时，导致部分病人出现了类似白血病的病症[1]。以上问题都归因于对病毒载体和宿主之间的相互作用不了解。自此，人们开始更加注重对载体生物学和药理学的研究。过去的十多年时间里，人们花了大量的精力研究病毒载体和其与宿主的互作，本文着重讨论近年来在基因诊疗中腺病毒和反转录病毒载体应用的进展情况。

1病毒载体和基因治疗

1.1 病毒分类

Baltimore分类系统根据病毒的核酸类型、核酸链的类型（单链或双链）、正负链和复制类型将病毒分为七类：

表1：Baltimore分类系统

ds:双链；ss:单链

基因治疗首先被设计应用于遗传性单基因疾病[2]，如今获得性疾病例如癌症[3]、心血管

疾病[4]、神经变性疾病[5]和传染病[6]都是很多基因治疗研究的范畴。由于病毒的多样性，用于基因治疗的病毒载体也是多样的，他们各具特点。

1.2 基因治疗统计

The Journal of Gene Medicine (Wiley Database)对世界范围内1996项完成的或正在进行的基因疗法涉及的疾病和载体种类进行了统计，如下图所示：

图一基因治疗的疾病种类

样本总量：n=1996；Cancer diseases：癌症；Monogenic diseases：单基因病；Infectious diseases：传染病；Cardiovascular diseases：心血管疾病；Neurological diseases：神经疾病；Ocular diseases：眼科疾病；Inflammatory diseases：炎症性疾病

由图一可以看出，研究最广泛的是癌症，其次是单基因疾病，再次是传染性疾病，心血管疾病位居第四。

图二基因治疗的载体

样本总量：n=1996；Adenovirus：腺病毒；Retrovirus：逆转录病毒；Vaccinia virus：牛痘病毒；Adeno-associated virus：腺伴随病毒；Poxvirus：痘病毒；Lentivirus：慢病毒；Herpes simplex virus：单纯疱疹病毒由图二可以看出，腺病毒和逆转录酶病毒是应用最广泛的两类病毒载体。牛痘病毒、腺伴随病毒、痘病毒、慢病毒、单纯疱疹病毒均有不同程度的使用。因为慢病毒是逆转录病毒的一种，所以逆转录病毒载体的使用比例可达22.7%。下文将综述腺病毒载体和逆转录病毒载体这两种使用比例最高的载体在基因诊断中的应用。

2腺病毒载体

腺病毒（Adenovirus）是中等体积的（90-100nm），无包被病毒，其二十面体核衣壳包含一条双链DNA，在Baltimore分类系统中属于I类。腺病毒常导致温和的感染，感染部位包括上下呼吸道、胃和肠道以及结膜[7]。目前，人们共发现了53种人类腺病毒血清型[8]，它们被分为六组，分别为A-F。

在针对人类免疫缺陷疾病的治疗中，Ad5载体被Merck和NIH疫苗研究中心选用，因为相比较于痘病毒和DNA疫苗，它能激发人体更多的体液和细胞免疫应答[9]。但2007年该研究被终止，由于受治疗的人有增加的HIV-1感染趋势，很多学者对其中的原因展开了研究[10]。2012年，Hualin Li等发现了一种肌肉注射的腺病毒载体，可诱导rhesus猴中针对猿猴免疫缺陷病毒的T淋巴细胞应答，这种应答可在外周血和多种气管组织中持续2年[11]。2013年，Wendy等比较分析了三种（Ad5，Ad26，Ad35）腺病毒载体对小鼠免疫缺陷病毒

Gag-specific CD8+T细胞的诱导情况，发现除了Ad5型的腺病毒载体，其他血清型的载体在对抗HIV-1中也是有效的[12]。

腺病毒载体的另一应用是针对肝炎病毒。2012年，Eleanor等发现一种腺病毒疫苗，该疫苗可引起人体针对肝炎C病毒的广泛而持续的T细胞应答[13]。LI–RUNG HUANG等用腺病毒载体携带HBV（肝炎B病毒）基因组，注射入小鼠并成功构建了小鼠B型肝炎动物模型[14]。

腺病毒载体用于癌症的研究有其独特的优势：转染高效，负载能力强，没有插入基因，但是一些原因也制约了它在临床中的应用，例如：引起机体的免疫反应，对肝细胞的毒性，