基因治疗的概念知识分享
基因治疗PPT课件
• 针对致病基因
(二) 间接策略：
• 导入与致病基因无直接联系的治疗基因
(一)直接策略
1. 基因矫正（gene correction） 2. 基因置换（gene replacement） 3. 基因增补（gene augmentation）
又称为补偿性基因治疗 4. 基因失活（gene inactivation）
1990年9月14日，世界首例基因治疗：SCID
感染性疾病的基因治疗
• 引入治疗基因来抑制病原繁殖
• 方法: 1. Anti-sense 2. Ribozyme RNA
肿瘤基因治疗临床试验方案
黑色素瘤 83 前列腺癌 44
基因治疗
Gene therapy
传统治疗方法
1. 药物治疗 2. 手术治疗 3. 放射治疗 4. 理疗
• 新的生物治疗： • 基因治疗(gene therapy)
基因治疗
一、概念 二、策略 三、基本流程 四、应用与展望
一、基因治疗的概念
• Gene therapy is a medical intervention based on modification of genetic materials in living cells.
(3) 药物增敏基因治疗
• 将外源基因插入肿瘤细胞后，改变肿瘤细胞对 药物的敏感性。
• 如将钙调素基因转入癌细胞，利用其对癌细胞 MDR的逆转作用，使癌细胞对化疗药物的敏感 性明显提高。
3. 其它策略
(1) 特异性细胞杀伤 (2) 多基因转染
特异性细胞杀伤
• 指利用重组DNA技术将生物来源的细胞毒素基 因与一些特异受体的配体基因融合，构建融合 基因，导入高度表达该受体的肿瘤细胞，以特 异性杀伤该肿瘤细胞。
基因治疗基本知识
Байду номын сангаас因治疗的重要性及应用领域
个性化医疗
基因治疗可针对个体的特定基因变异 进行治疗，实现个体化、精准化的医 疗方案。
治愈遗传病
对于由单一基因突变引起的遗传病， 基因治疗有望提供一次性的根治方法 。
拓展疾病治疗手段
基因治疗不仅限于遗传病，还可应用 于其他复杂疾病的治疗，为医学界提 供更多治疗选择。
推动生物医药产业发展
疗效评估
评估基因治疗的疗效是判断其成功与否的关键。疗效评估包括客观指标（如疾病的治愈率、症状的改善程度）和 主观指标（如患者的生活质量、心理状况）的综合考虑。科学严谨的疗效评估能够为基因治疗的进一步发展提供 有力支持。
基因治疗的发展前景与未来方向
发展前景
随着基因编辑技术的不断进步和基因治 疗临床试验的积累，基因治疗的发展前 景日益广阔。未来，基因治疗有望成为 治愈遗传性疾病、抗击癌症等疾病的重 要手段。
• 基因抑制：通过特定手段抑制有害基因的表达，减轻其造成的疾病症 状。
基因治疗的策略与机制
• 基因编辑：利用CRISPRCas9等技术直接修复缺陷基 因，恢复其正常功能。
• 免疫基因治疗：通过基因工 程改造免疫细胞，增强其识 别、清除病变细胞的能力。
这些基本知识为理解基因治疗 及其潜力提供了重要基础。
细胞基因治疗技术
ex vivo基因治疗：ex vivo基因治疗是将患者的细胞取出，体外进行基因修饰后再回输给患 者。这种方法可以针对特定细胞类型进行治疗，但操作复杂且成本较高。
in vivo基因治疗：in vivo基因治疗是直接将基因药物注入患者体内，对目标细胞进行原位 修饰。这种方法操作简单，但要求基因药物具有较高的靶向性和安全性。
基因治疗
二,基因治疗的程序
(一)目的基因的准备 受体细胞(靶细胞) (二)受体细胞(靶细胞)的选择和培养 (三)载体的选择 (四)目的基因导入靶细胞的基因转移方法
(一)目的基因的准备 目的基因特点: 目的基因特点: 其表达产物已证明有活性,功能确切, 其表达产物已证明有活性,功能确切,在 启动子下游可表达,有标记基因可供筛选. 启动子下游可表达,有标记基因可供筛选.
基因治疗简介
内容
一,基因治疗的概念 二,基因治疗的程序 三,基因治疗的问题与前景
一,基因治疗的概念
基因治疗( 基因治疗(gene therapy)是将有功能 ) 的基因转移到病人的细胞中以纠正或置换 致病基因的一种治疗方法. 致病基因的一种治疗方法.其机制在于功 能基因导入靶细胞后与宿主细胞内的基因 发生整合, 发生整合,成为宿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. 疗作用.
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(四)目的基因导入靶细胞的基因转移方法 1,基因转移的物理法 , (1) 显微注射法 显微注射法: ① 显微注射法:直接在显微镜下向胞内注入 基因; 基因; 穿刺法:先在胞膜, ② 穿刺法:先在胞膜,胞核上穿孔后导入基 因 (2) 电脉冲介导法:在高压电脉冲下,使胞膜 电脉冲介导法:在高压电脉冲下, 瞬间形成孔洞,基因在强电场下导入,电 瞬间形成孔洞,基因在强电场下导入, 场强度和持续时间随种类而异. 场强度和持续时间随种类而异.
(三)载体的选择 1,质粒载体(穿梭载体): ,质粒载体(穿梭载体): 既具有动物( 细胞表达元件, 既具有动物(人)细胞表达元件,又具有细 菌质粒相关元件. 菌质粒相关元件. 2,病毒载体: ,病毒载体: (1) 重组病毒载体:基因重组病毒可直接感染 重组病毒载体: 细胞,导入基因. 细胞,导入基因. (2) 重组质粒型病毒载体:在细菌中扩增质粒 重组质粒型病毒载体: 体外包装形成假病毒,感染靶细胞, ,体外包装形成假病毒,感染靶细胞,将 基因导入. 基因导入.
基因治疗
基因矫正、基因置换、基因失活、基因修饰
从临床治疗角度，目前肿瘤基因基因治疗的策略
直接杀伤肿瘤细胞或抑制其生长； 增强机体免疫系统，间接杀伤或抑制肿瘤胞； 改善肿瘤常规治疗方法，提高疗效；
肿瘤基因治疗常用方法
基因干预技术 反义RNA技术：①封闭异常表达的癌基因； ② 作用癌基因的易位和重排部位；⑶抑制肿瘤细胞 的耐药性，提高化疗效果。 RNA干扰技术：用于阻断、抑制癌基因异常表 达的恶性肿瘤治疗。 反义基因技术：设计原癌基因启动子的竞争剂， 从而抑制原癌基因转录。
遗传病的基因治疗研究
人类遗传病4000多种，发病率为40-50%， 必须符合以下要求的遗传病才可考虑开展 基因治疗研究：（30余种） 在DNA水平上明确其发病原因及机制； 单基因遗传病，而且属隐形遗传； 该基因的表达不需要精确调控； 该基因能在一种便于临床操作的组织细胞 中表达并发挥其生理作用； 该遗传病不经治疗将有严重后果。
基因转移的生物学与非生物学方法
生物学方法：以病毒载体作为转移系统
逆转录病毒基因组经过改造后作为载体 ( retrovirus vector) 腺病毒(adenovirus,AV)基因组可作为载体携带治疗基因
腺病毒相关病毒（adenovirus associated virus, AAV)载体适合治疗基因的稳定长效表达。
几种已经或可望在临床进行基因治疗的 人类单基因遗传病
腺苷脱氨酶(ADA)和嘌呤核苷磷酸化酶（PNP) 缺乏症； 血友病：针对凝血因子Ⅸ基因； 中国科学家1991年12月成功进行了血友病B的基因 治疗。 将携带凝血因子Ⅸ基因的巨细胞病毒载体导入患者 自身皮肤的成纤维细胞—— 经体外培养---再植入患者皮下----患者血浆中凝血因子Ⅸ浓度 上升，凝血活性改善。
基因治疗基础
定向干细胞 (造血祖细胞, HPC)
红系祖细胞 巨核系祖细胞 单核系祖细胞
成熟的终末细胞
ABioCell
(1). 造血干/祖细胞(HS/PC)
优点:
1）具有可移植性和自我更新能力，在体内永不耗竭， 只需单次治疗；
2）具有多能性，可分化为粒、红、淋巴和血小板等 各种血细胞，且在分化过程中保持基因组的相对稳定， 使目的基因随细胞的分化成熟而相对扩增，病人可终身 受益；
ABioCell
2.成体细胞及组织
成纤维细胞 肌细胞 淋巴细胞 血管内皮细胞 皮肤组织 眼组织和神经组织
ABioCell
2.1 成纤维细胞
优点：易获得和在体外培养；方便进行遗传修饰；容易 移植回体内，必要时还可将已植入的细胞重新移走，使 其介导的基因治疗终止。已有多种细胞因子基因治疗在 小鼠上试验成效，使小鼠对肿瘤的免疫功能明显增强。
(2). 肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL） 主要获自实体瘤组织或癌性胸水、腹水等，具有肿 瘤病灶趋向性。 在IL-2的刺激下，从肿瘤组织分离的TIL体外培养能 大量扩增，存活时间可超过100天，回输到体内后能 聚集于病灶部发挥抗肿瘤作用而对机体不构成威胁， 因而是较为理想的靶细胞。
ABioCell
2.5 皮肤组织
最容易大面积接近的组织，质粒裸DNA可直接注入， 或经颗粒轰击（基因枪）而导入。外源基因的表达产 物可产生全身性影响。
针刺介导的基因转移（puncture-mediated gene transfer）可进行较大面积的体细胞基因治疗。
潜在临床应用范围： 1. 导入DNA疫苗, 诱导机体的保护性免疫。 2. 转入免疫增强基因 (immune-enhancing gene) 或
基因治疗常识
基因治疗常识基因治疗常识基因治疗（一）基因治疗指把遗传的基本单位基因用于治疗人体中的失调和疾病如癌症。
所有能改变基因结构或功能的治疗方法都属于基因治疗。
由于癌症是具有遗传基础的疾病，因此基因治疗在癌症的诊断和治疗上有着巨大潜力。
目前有两种基因疗法：体细胞(somatic cell）基因治疗和种系(germ line) 基因治疗。
在体细胞基因治疗中，健康基因被植入有特殊缺损基因的人体中，目的是修复缺损和提高生活质量；在种系基因治疗中，基因被引入能传递遗传特征给后代的特殊细胞中。
种系基因治疗引起了关于会操纵未来人种特征的伦理问题。
一种可能就是用正常基因替代缺损基因，从而反转癌细胞的扩散，恢复正常细胞功能。
另外，某些癌症是由于缺少某种基因而引起的，补给这种基因就可以治愈。
当研究人员确定更多的引起各种癌症的基因突变后，就可以设计富有成效的治疗方案。
研究人员还可以通过基因测试反映出病人的基因情况，从而采取措施减小病情恶化可能或甚至预防疾病发生。
基因测试可以更早地诊断出癌症，因而能更好的治疗癌症。
1991年，医生第一次把基因治疗用于治疗癌症。
目前为止，基因治疗在临床上还应用很少，尚需进一步完善。
基本概念（1）基因基因是生物的遗传单位。
它们决定显性特征，例如头发和眼睛的颜色，以及更精巧的特性，例如血液输送氧的能力。
综合特质，例如智商和体力，是由大量不同的基因和环境影响所共同决定。
据估计，人体有10万个基因。
其中任何一个有缺陷，就可能导致生病。
每个基因制造一种酶或蛋白质。
然而，细胞中只有某些基因在特定的时候会起作用，随着细胞的成熟，它们大都不会起作用了。
正是由细胞中起作用和不起作用的基因以及它们生成的蛋白质，决定了细胞的类别和功能。
（2）基因与DNA的关系从化学术语上讲，基因是脱氧核糖核酸（DNA）的一段。
DNA是一个很长的分子，由叫做核苷的单体组成。
每个核苷包括磷酸盐、脱氧核糖和一种核酸基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶四种中的一种），而正是这些核酸基携带DNA分子的信息或“密码”。
肿瘤基因治疗的基本策略和常用方法
c. 制备肿瘤KNA疫苗 采用编码特异抗原的基因直接注入人体，通过其在机体内的表达从而激发机体对编码抗原的免疫反应。应用癌胚抗原（CEA）制备的DNA疫苗在实验中显示出一定效果，研究的前景可观，进入临床药理实验只是时间问题而毋庸置疑 。
2 恶性肿瘤的病因性基因治疗
肿瘤病因性基因治疗主要针对癌基因和抑癌基因，其治疗策略是抑制、阻断癌基因的表达或替代，恢复抑癌基因的功能。从而达到治疗肿瘤的目的。
02
与基因治疗有关几个概念
c.抑癌基因正常细胞中存在抑制肿瘤发生的基因，称为抑癌基因。抑癌基因的存在从最初的一个发现中得到证实，即一个肿瘤细胞和一个正常细胞融合成的杂交细胞，往往不具有细胞表型，即使两种不同的肿瘤细胞杂交，也可能是非肿瘤性的，只有正常的亲代失去某些基因之后，其子代才会发生肿瘤。后来，通过限制性内切酶片段长度多态分析及分子克隆技术的研究证实，正常细胞中有一类对细胞增殖起负性调节作用的基因，如大肠癌中的p53基因，视网膜母细胞瘤和骨肉瘤中的Rb基因。这两种基因也是目前被确认并研究最为深人的抑癌基因。如将正常的Rb基因转人骨肉瘤细胞，Rb基因表达增高，细胞分裂几乎完全抑制，将Rb基因转人前列腺细胞，对正常细胞的生长无影响，但抑制了细胞的癌变，所 以当这一类的抑癌基因发生丢失，失活或变异时，就会促进细胞恶变。
基因毒癌发生发展的第一步是活化致癌物，改变细胞内的DNA，导致原癌基因的移位及扩增，这些特殊基因的翻译，使带有这些异常基因细胞的某些特性得以专一表达，一个特殊的化学物对一系列细胞有诱变及DNA修复作用者，称为基因毒。目前人类已知的致癌物均为基因毒。
01
原癌基因(前癌基因)细胞癌基因存在于细胞基因组内，激活前的细胞癌基因称为原癌基因(前癌基因)，一旦原癌基因激活成癌基因便会引起细胞癌变，癌基因激活后，通过其表达产物改变细胞生长和分化规律，诱发细胞癌变。细胞癌基因被激活的途径很多，如启动子插人，基因重排和扩增，基因点突变和DNA分子中去甲基化等。
基因治疗概念
基因治疗概念
基因治疗概念：基因治疗是将外源的正常基因导入靶细胞，以纠正或弥补缺陷或异常基因引起的疾病，从而达到治疗目的。
基因治疗是通过医学手段，纠正患者体内的相关基因缺陷，达到一定治疗效果。
基因治疗也就是将外源基因通过基因转移技术将其插入病人的适当的受体细胞中，使外源基因制造的产物能治疗某种疾病。
广义上，基因治疗还可包括从DNA水平采取的治疗某些疾病的措施和新技术。
基因治疗将人类正常基因或治疗基因以某种方式导入人类靶细胞，以纠正基因缺陷、发挥治疗作用，以达到治疗疾病的一种新型生物医学技术。
目前，基因转移的方法分为生物方法、物理方法和化学方法。
基因治疗的靶细胞分为体细胞、生殖细胞，基因治疗用于治疗对人类健康构成威胁的疾病，包括遗传性疾病、恶性肿瘤、心血管疾病和传染病等。
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基因治疗的概念
基因治疗的概念
基于修饰活细胞遗传物质而进行的医学干预。
细胞可以体外修饰，随后再注入患者体内；或将基因治疗产品直接注入患者体内，使细胞内发生遗传学改变。
这种遗传操纵的目的可能会预防、治疗、治愈、诊断或缓解人类疾病。
基因治疗的类型
根据目的
基因治疗：治疗或预防疾病
基因增强：增强人的性状和能力
根据干预对象
体细胞：基因转入体细胞内
生殖细胞：基因转入生殖细胞或早期胚胎。
体细胞基因治疗、生殖细胞基因治疗、
体细胞基因增强、生殖细胞基因增强
治疗简要过程
1. 体外法(ex vivo)：患者细胞经体外遗传处理后，再移入患者体内进行治疗。
2. 体内法(in vivo)：把基因通过载体（如病毒）直接转入患者病患部位，进行治疗。
3. 基因治疗使用的载体
（1）病毒
1.1 反转录病毒：RNA病毒，其基因可整入受体基因组
1.2 腺病毒：双链DNA病毒，形成核外DNA，不遗传，需多次施用
1.3 腺相关病毒：单链DNA病毒，可近100%插入19号染色体的特殊位点。
感染人和灵长类，不致病，宿主免疫原性小。
携带DNA小，难以制造
1.4 病毒壳蛋白形成的假病毒：“魔法子弹”
（2）非病毒载体：易于制造、低免疫，但感染和表达少
2.1 裸DNA ：表达效率低；电转移和基因枪转移
2.2 多核苷酸：合成的小分子核酸，使体内基因的表达失活
2.3 脂质体和多聚体：用脂质体和多聚体分子包裹DNA，使DNA被细胞吞入，提高转移效率
（3）复合方法：如脂质体加病毒
（4 ）多晶体：含有核酸（DNA、RNA）的多晶体可以增强基因的转移效率、毒性小
用腺病毒进行基因治疗
Fragile-X 的基因治疗
癌症的基因治疗
基因在癌细胞中表达，引起癌细胞凋亡，从而达到治杀死癌细胞，治愈癌症的目的。
今又生Ad-p53腺病毒注射液
小分子核酸的抑制基因表达和治疗的机制
从DNA到蛋白质，小分子核酸进入细胞后剪切mRNA使基因不能翻译
基因治疗的策略与关键步骤
基因治疗是用具有正常功能的基因去置换或增补患者体内有缺陷的基因，从而达到治疗疾病的目的。
（一）基因治疗的策略
基因治疗分为直接基因治疗和间接基因治疗，其中直接基因治疗为纠正突变基因，在原位修复缺陷的基因，以达到治疗目的。
为较理想的基因治疗策略，由于存在某些问题，目前正在努力之中；间接基因治疗为以正常的基因替代致病基因。
导入外源正常基因，代替有缺陷的基因。
而对靶细胞而言，没有去除或修复有缺陷的基因。
用DNA重组技术设法修复患者细胞中有缺陷的基因，使细胞恢复正常功能而达到治疗遗传病的目的。
具体可分为以下几种策略：
1、基因矫正：对于致病基因中的异常碱基进行精确修复，使其恢复正常功能。
2、基因置换：基因置换就是用正常的基因原位替换病变细胞内的致病基因，使细胞内的DNA
完全恢复正常状态。
这种治疗方法最为理想，但目前由于技术原因尚难达到。
3、基因修复：基因修复是指将致病基因的突变碱基序列纠正，而正常部分予以保留。
这种基因治疗方式最后也能使致病基因得到完全恢复，操作上要求高，实践中有一定难度。
4、基因修饰又称基因增补，将目的基因导入病变细胞或其它细胞，目的基因的表达产物能修饰缺陷细胞的功能或使原有的某些功能得以加强。
在这种治疗方法中，缺陷基因仍然存在于细胞内，目前基因治疗多采用这种方式。
如将组织型纤溶酶原激活剂的基因导入血管内皮细胞并得以表达后，防止经皮冠状动脉成形术诱发的血检形成。
5、基因失活：利用反义技术能特异地封闭基因表达特性，抑制一些有害基因的表达，已达到治疗疾病的目的。
如利用反义RNA、核酶或肽核酸等抑制一些癌基因的表达，
抑制肿瘤细胞的增殖，诱导肿瘤细胞的分化。
用此技术还可封闭肿瘤细胞的耐药基因的表达，增加化疗效果。
6、免疫调节：将抗体、抗原或细胞因子的基因导入疾人体内，改变病人免疫状态，
达到预防和治疗疾病的目的。
如将白细胞介素-2导入肿瘤病人体内，提高病人IL-2的水平，激活体内免疫系统的抗肿瘤活性，达到防治肿瘤复发的目的。
7、耐药基因治疗：在肿瘤化疗过程中，把产生抗药物毒性的基因导入患者体内，从而使患者能耐受更大剂量的化疗。
（二）基因治疗的策关键步骤
1、治疗性基因的获得：在了解疾病发生的分子机制基础上，选择对疾病有治疗作用的特定基因。
如，对单基因缺陷遗传病，可用野生型（非突变）基因即
可用于治疗；对于肿瘤，最好选择某些与该类肿瘤密切相关的癌基因或抑癌基因用于基因治疗。
治疗性基因获得的方法很多：用酶切或探针杂交法从基因组DNA文库获得，从cDNA文库获取，PCR扩增，人工合成等。
2、基因载体的选择：基因治疗关键步骤之一，是将治疗基因高效转移入患者体内、并能调控其适度表达。
常用的载体有两类：病毒载体和非病毒载体。
病毒载体：逆转录病毒载体，腺病毒载体，腺相关病毒载体等；非病毒载体：与病毒载体的主要区别在于：采用理化方法将治疗基因转移入患者体内。
3、靶细胞的选择：基因治疗的受体细胞有生殖细胞和体细胞两大类。
对生殖细胞进行基因治疗，可使该生殖细胞分化发育成长的个体及其后代均具有正常基因，理论上讲是根治遗传病的理想方法。
但由于涉及安全性和伦理学问题，目前基因治疗中禁止使用生殖细胞作为靶细胞，只限于使用体细胞。
基因治疗存在的困难
基因导入系统尚不成熟。
结构不稳定，影响基因组功能，基因难以到达靶细胞，等等
对多基因遗传病的致病基因及基因间的相互作用还不清楚
到达靶细胞盲目性大，表达可控性差，有激活致癌基因产生新病毒的潜在危险无法保障干预生殖细胞基因不对后代产生医源性伤害。