1、第十九章 遺傳病的治療,Treatment of Genetic Disease,2,第一節(jié) 遺傳病治療的原則,一、良好療效原則 應(yīng)選擇遺傳病病因或發(fā)病機(jī)制清楚的病種進(jìn)行治療，不同遺傳病采用不同的治療方法，以獲得良好療效。 單基因病的治療：主要是部分先天性代謝病的治療按禁其所忌，去其所余和補(bǔ)其所缺的原則進(jìn)行，即主要采用內(nèi)科療法。 多基因病的治療：藥物治療或外科手術(shù)治療。 染色體病的治療：少數(shù)性染色體病，用激素和手術(shù)治療。,3,二、長效性原則：,遺傳病的治療應(yīng)有長效性，有些遺傳病治療的近期效果明顯，但無遠(yuǎn)期效果或由副作用。例如： 苯丙酮尿癥：隨著年齡增長，患者會表現(xiàn)出或輕或重的學(xué)習(xí)障礙，行為紊亂

2、。 女性半乳糖血癥：在早期的“成功”治療后，到青春期則發(fā)現(xiàn)半乳糖毒性作用導(dǎo)致其卵巢功能早已喪失。 地中海貧血癥：輸血治療后會使患者鐵過量。 血友?。河媚蜃又委熀?，患者會產(chǎn)生針對輸入的凝血因子的抗體。,4,三、必要性原則 對雜合子和癥狀前患者是否應(yīng)該實施預(yù)防性的治療措施不能一概而論，取決于： 疾病的嚴(yán)重程度 治療的近、遠(yuǎn)期效果 藥物不良反應(yīng)大小 人們對這種問題的道德取向,5,四、最佳治療策略 遺傳病治療應(yīng)選擇最佳策略。針對遺傳病發(fā)生的不同環(huán)節(jié)可采取得治療策略包括： 1.基因水平：轉(zhuǎn)入基因或調(diào)控基因表達(dá)水平。 2.代謝水平：改善蛋白質(zhì)功能，控制代謝底物或產(chǎn)物。 3.臨床水平：內(nèi)、外科治療以及心

3、理治療等。,6,第二節(jié) 遺傳病的傳統(tǒng)療法,一、手術(shù)治療 （一）手術(shù)修補(bǔ)、矯正 主要用于唇裂、腭裂、心臟房間隔或室間隔缺損、性器官畸形等疾病的治療。,7,（二）器官或組織移植 適合于病變只涉及個別器官或組織的疾病，或者是由某個器官的病變引起的全身性疾病。例如： 1. 腎移植：家族性多囊腎、遺傳性腎炎 2. 骨髓移植：重型地中海貧血、免疫缺陷患者 3. 角膜移植：遺傳性角膜萎縮癥患者 4. 白細(xì)胞或成纖維細(xì)胞移植：粘多糖累積癥、成纖維細(xì)胞和白細(xì)胞中艾杜糖酶缺乏致病 5. 肝移植：1抗胰蛋白酶缺乏,8,二、藥物治療,原則：去其所余、補(bǔ)其所缺 （一）去其所余 1.應(yīng)用螯合劑 ：肝豆?fàn)詈俗冃糟~代謝障礙，

4、給患者服用青霉胺，可除去患者體內(nèi)細(xì)胞中堆積的銅離子。（青霉胺+銅離子=螯合物） 2.應(yīng)用促排泄劑 ：家族性高膽固醇血癥（血清膽固醇過多），消膽胺促進(jìn)膽固醇轉(zhuǎn)化為膽脂膽道排除。 3.利用代謝抑制劑 ：用別嘌呤醇（allopurinol）抑制黃嘌呤氧化酶，可減少體內(nèi)尿酸的形成，可用于治療原發(fā)性痛風(fēng)和痛風(fēng)性腎病。,9,4.血漿置換或血漿過濾： 血漿置換（Pladma exchange，PE）是將人體內(nèi)的致病物質(zhì)或毒素從血漿分離棄去或?qū)惓Ｑ獫{分離后，經(jīng)免疫吸附或冷卻濾過除去其中的抗原或抗體，再將余下的血液成分加入置換液回輸?shù)囊环N技術(shù)。1956年血漿分離設(shè)備問世，1959年Waldenstrom應(yīng)用于

5、治療疾病。 可除去大量含有毒物的血液，此法已成功應(yīng)用于重型高膽固醇血癥，溶酶體貯積病及某些遺傳性溶血性貧血。,10,血漿過濾（plasmafilter）是將患者的血液引入含有特定的親合結(jié)合劑容器內(nèi)，由于親合劑與血漿中“毒物”選擇性結(jié)合后不能通過回輸濾器，將“清潔”血液重新輸入患者體內(nèi)，獲得治療效果。例如，治療家族性高膽固醇血癥。,11,5.平衡清除法（equilibrium depletion） ： 對于某些溶酶體貯積癥，由于其沉積物可彌散入血，并保持血與組織之間的動態(tài)平衡。如果把一定的酶制劑注入血液以清除底物，則平衡被打破，組織中沉積物可不斷進(jìn)入血液而被清除，周而復(fù)始，可逐漸達(dá)到去除“毒物”

6、的目的。,12,（二）補(bǔ)其所缺 一些遺傳病由于酶缺乏不能形成機(jī)體所必需的代謝產(chǎn)物。 補(bǔ)充缺乏的蛋白質(zhì)、酶或它們的終產(chǎn)物可達(dá)到治療目的。 Turner綜合癥雌激素 侏儒癥生長激素 糖尿病胰島素 先天性腎上腺皮質(zhì)增生癥類固醇激素 先天性無丙種球蛋白血癥給予丙種球蛋白治療,13,三、飲食治療 原則：禁其所忌 即對因酶缺乏而造成的底物或中間產(chǎn)物堆積的患者，制定特殊的食譜或配以藥物，以控制底物或中間產(chǎn)物的攝入，減少代謝產(chǎn)物的堆積，達(dá)到治療的目的。 半乳糖血癥：半乳糖（乳類制品） 苯丙酮尿癥：苯丙氨酸 葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺乏癥 ：禁用抗瘧藥、磺胺類藥、蠶豆素等,14,第三節(jié) 基因治療,基因治療(gen

7、e therapy)就是運用重組DNA技術(shù), 將正?；蚣捌浔磉_(dá)所需的序列導(dǎo)入患者體內(nèi)，以替代或補(bǔ)償缺陷基因的功能，或抑制基因的過度表達(dá)，從而治療疾病的方法。,15,一、基因治療的策略,（一）從基因功能方面考慮 1.基因修正(gene correction):原位修復(fù)有缺陷的基因，使其在質(zhì)和量上均能得到正常表達(dá)。目前無法做到。 2.基因替代(gene replacement) :指去除整個變異基因，用有功能的正?；蛉〈怪虏』虻玫接谰玫馗?。目前無法做到。,16,3.基因增強(qiáng)(gene augmentation): 將目的基因?qū)氩∽兗?xì)胞或其他細(xì)胞，并使其表達(dá)。最適于隱性單基因病的治療

8、，目前基因治療均屬此類。 4.基因抑制或/和基因失活(gene repression / inactivity):導(dǎo)入外源基因干擾、抑制有害基因的表達(dá)。,17,（二）從基因治療的步驟與方法考慮 1.直接基因治療：直接注射目的基因到患者體內(nèi)（直接活體轉(zhuǎn)移）。 2.間接基因治療：目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，受體細(xì)胞轉(zhuǎn)移給患者（回體轉(zhuǎn)移）。,18,（三）從受體細(xì)胞方面考慮 1.生殖細(xì)胞基因治療（germ cell gene therapy） 正常基因轉(zhuǎn)移患者的生殖細(xì)胞發(fā)育成正常個體（使下一代得到治療） 2.體細(xì)胞基因治療（somatic cell gene therapy） 正?；蜣D(zhuǎn)移體細(xì)胞使之表達(dá)基

9、因產(chǎn)物以達(dá)到治療目的。 體細(xì)胞基因治療不必矯正所有的體細(xì)胞；某些疾病，只需少量基因產(chǎn)物即可改善癥狀。,19,（四）從基因整合位點考慮 1. 定點整合：將目的基因定點整合到受體細(xì)胞基因組中，替代或修復(fù)異?；?。是理想的策略，目前做不到。 2. 隨機(jī)整合：目的基因隨機(jī)整合到受體細(xì)胞基因組中。體細(xì)胞基因治療目前采用隨機(jī)整合，這種策略易于獲得成功。,20,二、基因治療的步驟與方法,（一）轉(zhuǎn)基因治療 1.正?；虻墨@取 （1）正?；虻姆蛛x與克?。盒枰蛱结樅蜏?zhǔn)確的基因定位 （2）人工合成基因：化學(xué)合成，DNA合成儀合成,21,2.靶細(xì)胞的選擇,原則是： 1.堅固，耐處理，易于分離及回輸 2.具有增殖

10、優(yōu)勢，生命周期長 3.易于受外源遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)化 4.目的基因表達(dá)具有細(xì)胞特異性或組織特異性 目前常用：淋巴細(xì)胞、骨髓干細(xì)胞、皮膚成纖維細(xì)胞、肝細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和肌細(xì)胞等。,22,3.基因轉(zhuǎn)移 基因轉(zhuǎn)移（gene transfer）的常用方法有： （1）物理法：顯微注射技術(shù)、電穿孔法、微粒子轟擊法 顯微注射技術(shù)：顯微鏡下向細(xì)胞核直接注射外源基因。（一次只能注射1個細(xì)胞，工作量大） 電穿孔法：利用脈沖電場使細(xì)胞膜產(chǎn)生納米大小的微孔，將外源DNA轉(zhuǎn)入細(xì)胞。 微粒子轟擊法：利用金、鎢吸附DNA，高壓電場作用下將DNA伴隨金屬顆粒高速導(dǎo)入細(xì)胞。能有效將 DNA在活體組織、貼壁細(xì)胞和懸浮細(xì)胞中表達(dá)。,2

11、3,（2）化學(xué)法：應(yīng)用磷酸鈣共沉淀法，通過改變細(xì)胞膜的通透性及增加DNA與細(xì)胞的吸附而實施基因轉(zhuǎn)移。 （3）膜融合法：應(yīng)用人工脂質(zhì)體包圍外源基因，再與細(xì)胞融合，或直接注入病灶組織使之表達(dá)。 （4）受體載體轉(zhuǎn)移法：將含有目的基因的重組質(zhì)粒和某些細(xì)胞表面受體能識別的特異性多肽（配體）形成復(fù)合物，通過細(xì)胞內(nèi)吞途徑轉(zhuǎn)移目的基因。,24,（5）同源重組法：將外源性目的基因定位或原位修補(bǔ)，導(dǎo)入的外源基因和染色體上的基因在同源順序間發(fā)生重組而插入染色體，外源基因能專一地整合到靶細(xì)胞的特定位點，取代原位上的缺陷基因。 （6）病毒介導(dǎo)轉(zhuǎn)移法：將外源性目的基因組裝于病毒上，讓重組病毒去感染受體宿主細(xì)胞。 RNA病

12、毒：逆轉(zhuǎn)錄病毒 DNA病毒:腺病毒、皰疹病毒等 4.外源基因的表達(dá)與檢測,25,（二）基因治療的其他方法（了解）,1.反義寡核苷酸技術(shù)：人為的制成反義核酸，使其和mRNA互補(bǔ)結(jié)合，阻止其翻譯成蛋白質(zhì)而達(dá)到治療疾病的目的。,26,2.三鏈形成寡核苷酸（triplex-forming oligonucleotides, TFO ）：是一段DNA或RNA寡核苷酸在DNA大溝中以Hoogsteen氫鍵與DNA高嘌呤區(qū)結(jié)合，形成三鏈結(jié)構(gòu)。TFO可與啟動子區(qū)或結(jié)構(gòu)基因結(jié)合而抑制基因轉(zhuǎn)錄。 3.核酶與核酶介導(dǎo)的反式剪接：核酶是由RNA構(gòu)成的具有催化功能的酶，可以作為基因表達(dá)和病毒復(fù)制的抑制劑，在腫瘤和HIV

13、感染的基因治療中有廣泛的應(yīng)用。,27,4.RNA干擾（RNA interference）：Fire和 Mello等發(fā)現(xiàn)RNA的意義鏈和反義鏈均可抑制基因的表達(dá)，設(shè)想二者在抑制基因的表達(dá)中可能有累加的功能。研究表明，意義鏈和反義鏈RNA共存抑制基因表達(dá)的效率達(dá)到單一意義鏈或反義鏈RNA的10倍以上，這種雙鏈RNA（dsRNA）介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后基因沉默(PTGS)現(xiàn)象稱為RNA干擾，簡稱為RNAi。 用 RNAi 技術(shù)關(guān)閉病毒基因、癌基因、致病基因。,28,5.“自殺基因”療法：是將編碼某種酶的基因（自殺基因）轉(zhuǎn)染到腫瘤細(xì)胞中，然后用藥物來殺死細(xì)胞。這種藥物對正常細(xì)胞無毒，但對腫瘤細(xì)胞具有選擇性殺傷作

14、用，因為導(dǎo)入的“自殺基因”所編碼的酶使這種藥物轉(zhuǎn)化為對腫瘤有害的物質(zhì)，使腫瘤細(xì)胞DNA不能復(fù)制而死亡。,29,6.多抗藥基因療法：由于多抗藥性（MDR）基因已被克隆，因此人們設(shè)想分離患者的造血干細(xì)胞，將MDR基因從體外轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)去，使這種干細(xì)胞獲得多藥耐藥性，再回輸給患者，使得由此類被修飾的干細(xì)胞繁衍的白細(xì)胞具有多藥耐藥性，而腫瘤細(xì)胞未獲得MDR基因，不具備耐藥性或耐藥性較差，這樣在加大化療劑量或在持續(xù)較長時間化療的情況下，可大量殺死腫瘤細(xì)胞而白細(xì)胞較少受損，以此達(dá)到治療腫瘤的目的。,30,7.抑癌基因療法：野生型抑癌基因的失活和腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，因此人們設(shè)想將正常的野生型抑癌基因?qū)肽[瘤細(xì)胞以

15、代替和補(bǔ)償有缺陷的抑癌基因，從而抑制腫瘤的生長或逆轉(zhuǎn)其表型。這是基因添加的一種方式。這方面研究最多的是P53基因。,31,三、成功實施基因治療的基本條件,1. 掌握該病分子缺陷的本質(zhì)； 2. 矯正遺傳病的正常基因得到克?。?3. 克隆基因能有效表達(dá)； 4. 克隆基因能有效調(diào)節(jié)； 5. 有可利用的動物模型。,32,四、適于基因治療的遺傳病,鑒于疾病基因治療的高成本，并非所有的遺傳病都有進(jìn)行基因治療的必要。 1.人群中的發(fā)病率高 2.疾病對病人的危害性大 3.患者對家庭和社會的影響嚴(yán)重,33,五、基因治療的臨床應(yīng)用,目前臨床試用的基因治療遺傳性疾病,34,基因治療臨床應(yīng)用舉例,例1：腺苷脫氨酶（a

16、denylate deaminase，ADA）缺乏癥： AR，患者由于ADA缺乏，導(dǎo)致脫氨腺苷酸增多，改變甲基化能力，產(chǎn)生毒性效應(yīng)，使T淋巴細(xì)胞受損，機(jī)體可出現(xiàn)反復(fù)感染等癥狀。 基因治療方法：分離病人外周血T淋巴細(xì)胞體外培養(yǎng)IL-2等促細(xì)胞生長因子刺激細(xì)胞生長T淋巴細(xì)胞分裂含正常ADA基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體LASN導(dǎo)入細(xì)胞回輸病人,ADA轉(zhuǎn)移和表達(dá)載體結(jié)構(gòu),35,ADA: 1% 25%,Ashanti de Silva（阿散蒂席爾瓦 ）,1990.9.14，美國國立衛(wèi)生研究院正式批準(zhǔn)安德生（W.F.Anderson）領(lǐng)導(dǎo)的治療小組為Ashanti de Silva做基因治療。,Injection

17、s repeated 7 times in first 10.5 months,W.F.Anderson,36,例2：血友病B（國內(nèi)首例人類基因治療） 逆轉(zhuǎn)錄病毒載體轉(zhuǎn)移因子基因至病人皮膚成纖維細(xì)胞中產(chǎn)生了高滴度有凝血活性的因子蛋白皮膚成纖維細(xì)胞回植入病人皮膚,凝血因子cDNA轉(zhuǎn)移和表達(dá)載體結(jié)構(gòu)圖（PXL-J）,薛京倫 （復(fù)旦大學(xué)） 1991，逆轉(zhuǎn)錄病毒,37,例3囊性纖維化（cystic fibrosis，CF） 應(yīng)用腺病毒運載體輸入正常的CFTR基因轉(zhuǎn)移到呼吸道上皮的試驗已經(jīng)成功。 例4-抗胰蛋白酶缺乏 應(yīng)用腺病毒運載體把-抗胰蛋白酶基因轉(zhuǎn)移到呼吸道上皮細(xì)胞，可阻止慢性阻塞性肺病的發(fā)展。

18、例5LDL受體缺乏 應(yīng)用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體和體外方法已經(jīng)把LDL受體基因轉(zhuǎn)移到家族性高膽固醇血癥（FH）患者的肝細(xì)胞中。,38,六、基因治療的現(xiàn)狀,截至2004年6月底，全世界范圍內(nèi)基因治療的臨床試驗方案已有987個。其中： (1)惡性腫瘤占總數(shù)的66； (2)心血管疾病占8.1； (3)單基因疾病占9.4； (4)感染性疾?。ㄖ饕前滩。┱?.6； (5)其他疾病占2.9； (6)基因示蹤占5.3。,39,七、基因治療存在的問題及解決辦法 （一）導(dǎo)入基因的持續(xù)表達(dá) 因為外周血淋巴細(xì)胞和皮膚成纖維細(xì)胞都有一定的壽命限制，所以需不斷的給患者回輸含目的基因的細(xì)胞。 現(xiàn)已有許多實驗室正在研究壽命較長的靶細(xì)胞，如造血干細(xì)胞和骨髓前體細(xì)胞。,40,（二）導(dǎo)入基因的高效表達(dá) 迄今所有導(dǎo)入細(xì)胞的目的基因表達(dá)率都不十分高，這與基因轉(zhuǎn)移方法、靶細(xì)胞的選擇等有關(guān)。目前有不少實驗室