分子生物学-基因诊断课件.ppt
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- 分子生物学 基因 诊断 课件
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1、2023-2-21第十三章第十三章基因治疗原理与研究进展基因治疗原理与研究进展2023-2-22基因治疗的概念基因治疗的概念 将某个遗传物质转移到患者细将某个遗传物质转移到患者细胞内,使其在体内发挥作用,以达胞内,使其在体内发挥作用,以达到治疗疾病目的的方法。到治疗疾病目的的方法。2023-2-23基因治疗分类基因治疗分类体细胞体细胞(somatic cell)somatic cell)基基因治疗因治疗生殖细胞(germlinegermline)基因治疗v只限于某一体细胞的基因的改变v只限于某个体的当代v对缺陷的生殖细胞进行矫正v当代及子代2023-2-24 内容提要内容提要l第一节第一节 基
2、因治疗的策略基因治疗的策略l第二节第二节 基因转移技术基因转移技术l第三节第三节 基因干预基因干预l第四节第四节 治疗基因的受控表达治疗基因的受控表达l第五节第五节 基因治疗的应用研究基因治疗的应用研究l第六节第六节 基因治疗的问题与展望基因治疗的问题与展望2023-2-25 第一节 基因治疗的策略一、基因置换一、基因置换二、基因添加二、基因添加三、基因干预三、基因干预四、自杀基因治疗四、自杀基因治疗五、基因免疫治疗五、基因免疫治疗2023-2-26一、基因置换(一、基因置换(gene replacement)定义:定义:指将特定的目的基因导入特定细胞,通指将特定的目的基因导入特定细胞,通过过
3、定位重组定位重组,导入的正常基因,以置换基因组,导入的正常基因,以置换基因组内原有的缺陷基因。内原有的缺陷基因。目的:目的:将缺陷基因的异常序列进行校正。将缺陷基因的异常序列进行校正。特点:特点:对缺陷基因的缺陷部位进行精确的原对缺陷基因的缺陷部位进行精确的原位修复,不涉及基因组的任何改变。位修复,不涉及基因组的任何改变。2023-2-27l定向整合的条件定向整合的条件:转导基因的载体与基因组转导基因的载体与基因组DNA具有相同的序列。带有目的基因的载具有相同的序列。带有目的基因的载体就能找到同源重组的位点,进行部分基体就能找到同源重组的位点,进行部分基因序列的交换,使基因置换这一治疗策略因序
4、列的交换,使基因置换这一治疗策略得以实现。得以实现。l基因同源重组技术基因同源重组技术又称为基因打靶又称为基因打靶(gene targeting)基因同源重组技术基因同源重组技术2023-2-28基因同源重组技术基因同源重组技术重组载体重组载体染色体染色体校正后的染色体校正后的染色体2023-2-29二、基因添加二、基因添加 (gene augmentation)定义:定义:通过导入外源基因使靶细胞表达其本身通过导入外源基因使靶细胞表达其本身不表达的基因。不表达的基因。类型:类型:l在基因缺陷的细胞中导入相应的正常基因,补偿在基因缺陷的细胞中导入相应的正常基因,补偿缺陷基因的功能,细胞内的缺陷
5、基因并未除去;缺陷基因的功能,细胞内的缺陷基因并未除去;l向靶细胞中导入其本来不表达的基因,利用其表向靶细胞中导入其本来不表达的基因,利用其表达产物达到治疗疾病的目的。达产物达到治疗疾病的目的。2023-2-210定义:定义:采用特定的方式抑制某个基因的表达,采用特定的方式抑制某个基因的表达,或者通过破坏某个基因的结构而使或者通过破坏某个基因的结构而使 之不能表达,以达到治疗疾病的目的。之不能表达,以达到治疗疾病的目的。例如例如反义核酸反义核酸、核酶核酶或或干扰干扰RNA技术等。技术等。三、基因干预(三、基因干预(gene interference)2023-2-211 原理:原理:将将“自杀
6、自杀”基因导入宿主细胞基因导入宿主细胞中,这种基因编码的酶能使无毒性的药物中,这种基因编码的酶能使无毒性的药物前体转化为细胞毒性代谢物,诱导靶细胞前体转化为细胞毒性代谢物,诱导靶细胞产生产生“自杀自杀”效应,从而达到清除肿瘤细效应,从而达到清除肿瘤细胞的目的。胞的目的。为恶性肿瘤基因治疗的主要方法之一。为恶性肿瘤基因治疗的主要方法之一。四、自杀基因治疗四、自杀基因治疗2023-2-212 自杀基因的作用机制自杀基因的作用机制2023-2-213lTK/GCV:单纯疱疹病毒(:单纯疱疹病毒(herps simplex virus,HSV)型胸苷激酶(型胸苷激酶(thymidine kinase,
7、tk)基因编码胸苷激酶,特异性地将)基因编码胸苷激酶,特异性地将无毒的核苷类似物丙氧鸟苷(无毒的核苷类似物丙氧鸟苷(ganciclovir,GCV)转变成毒性转变成毒性GCV三磷酸核苷,后者能三磷酸核苷,后者能抑制抑制DNA聚合酶活性,导致细胞死亡。聚合酶活性,导致细胞死亡。(一)自杀基因系统(一)自杀基因系统lCD/5-FC:大肠杆菌胞嘧啶脱氨酶(:大肠杆菌胞嘧啶脱氨酶(cytosine deaminase,CD)基因,在细胞内将无毒性)基因,在细胞内将无毒性5-氟胞嘧啶(氟胞嘧啶(5-FC)转变成毒性产物)转变成毒性产物5-氟尿嘧氟尿嘧啶(啶(5-FU)。)。2023-2-214 旁观者效
8、应旁观者效应(bystander effect):“自杀基自杀基因因”导入后,不仅使导入了导入后,不仅使导入了“自杀基因自杀基因”的肿的肿瘤细胞在用药后被杀死,而且与其相邻或远处瘤细胞在用药后被杀死,而且与其相邻或远处的未转导的未转导“自杀基因自杀基因”的肿瘤细胞也被杀死。的肿瘤细胞也被杀死。明显增强了自杀基因的肿瘤杀伤作用。明显增强了自杀基因的肿瘤杀伤作用。(二)旁观者效应(二)旁观者效应2023-2-215五、基因免疫治疗五、基因免疫治疗 通过将抗癌免疫增强的通过将抗癌免疫增强的细胞因子细胞因子或或MHC基因基因导入肿瘤组织,以增强肿瘤微导入肿瘤组织,以增强肿瘤微环境中的抗癌免疫反应。环境
9、中的抗癌免疫反应。2023-2-216第二节 基因转移技术 一、病毒介导的基因转移系统一、病毒介导的基因转移系统二、非病毒介导的基因转移系统二、非病毒介导的基因转移系统2023-2-2171.ex vivo(经活体)(经活体)是指在体外将目的基因导入靶细胞,经过是指在体外将目的基因导入靶细胞,经过筛选和增殖后将细胞回输给患者,使该基筛选和增殖后将细胞回输给患者,使该基因在体内有效地表达相应产物,以达到治因在体内有效地表达相应产物,以达到治疗的目的。疗的目的。2.in vivo(活体内)(活体内)是指将目的基因直接应用于患者体内。是指将目的基因直接应用于患者体内。根据基因转移的途径不同,基因治疗
10、分为:根据基因转移的途径不同,基因治疗分为:2023-2-218基因转移的两种途径基因转移的两种途径载体载体目的基因目的基因in vivoex vivo靶细胞靶细胞将目的基因直将目的基因直接输入体内接输入体内将目的基因导入患将目的基因导入患者靶细胞者靶细胞,体外培养体外培养将重组靶细将重组靶细胞回输体内胞回输体内2023-2-219 一、病毒介导的基因转移系统一、病毒介导的基因转移系统 病毒载体病毒载体介导的基因转移效率较高,介导的基因转移效率较高,因此它也是使用最多的基因治疗载体。据因此它也是使用最多的基因治疗载体。据统计,有统计,有72%的临床实验计划和的临床实验计划和71%的病的病例使用
11、了病毒载体,其中用得最多的是逆例使用了病毒载体,其中用得最多的是逆转录病毒载体。转录病毒载体。2023-2-220(一)逆转录病毒(一)逆转录病毒(Retrovirus)载体载体+ssRNA逆转录酶逆转录酶核心蛋白核心蛋白膜蛋白膜蛋白人类免疫缺陷病毒人类免疫缺陷病毒(HIV)2023-2-221逆转录病毒的生活周期逆转录病毒的生活周期2023-2-222两端各有一长末端重复序列两端各有一长末端重复序列LTRLTR。LTR由由U3、R和和U5三部分组成,内含增强子、启动三部分组成,内含增强子、启动子、子、poly(A)加尾信号及病毒整合序列加尾信号及病毒整合序列(IS)。l病毒有三个结构基因:病
12、毒有三个结构基因:gag、pol和和env基因(编基因(编码包装蛋白)。码包装蛋白)。l5端端LTR下游有一段病毒包装所必需的序列(下游有一段病毒包装所必需的序列()等。等。1.1.逆转录病毒前病毒的结构特点逆转录病毒前病毒的结构特点2023-2-2232.逆转录病毒介导的基因转移系统逆转录病毒介导的基因转移系统l逆转录病毒载体逆转录病毒载体 保留病毒颗粒的包装信号,而缺失病毒颗保留病毒颗粒的包装信号,而缺失病毒颗粒包装蛋白基因;它可以克隆并表达外源基因,粒包装蛋白基因;它可以克隆并表达外源基因,但不能自我包装成有增殖能力的病毒颗粒。但不能自我包装成有增殖能力的病毒颗粒。LTR therape
13、utic gene LTR2023-2-224 2.逆转录病毒介导的基因转移系统逆转录病毒介导的基因转移系统l辅助细胞株辅助细胞株 它由另一种缺陷型逆转录病毒感染构它由另一种缺陷型逆转录病毒感染构建而成。该细胞株能合成包装蛋白,用于建而成。该细胞株能合成包装蛋白,用于逆转录病毒载体包装。由于缺乏包装型号,逆转录病毒载体包装。由于缺乏包装型号,本身不能被包装成病毒颗粒。本身不能被包装成病毒颗粒。gag pol env2023-2-225逆转录病毒包装系统逆转录病毒包装系统2023-2-226n逆转录病毒携带的遗传物质高效地进入靶逆转录病毒携带的遗传物质高效地进入靶细胞。细胞。n逆转录病毒结构基因
14、缺失,但不影响其他逆转录病毒结构基因缺失,但不影响其他部分的活性。部分的活性。n前病毒通过前病毒通过LTR高效高效整合整合至靶细胞基因组至靶细胞基因组中,有利于外源基因在靶细胞中的中,有利于外源基因在靶细胞中的永久表永久表达达。n包装好的假病毒颗粒易于分离制备。包装好的假病毒颗粒易于分离制备。3.逆转录病毒载体的特点逆转录病毒载体的特点 2023-2-227 4.逆转录病毒载体的主要缺点逆转录病毒载体的主要缺点 随机整合随机整合,有插入突变、激活癌基因,有插入突变、激活癌基因的的潜在危险潜在危险;逆转录病毒载体的容量较小,只能容逆转录病毒载体的容量较小,只能容纳纳7 kb以下以下的外源基因。的
15、外源基因。2023-2-228 (二)腺病毒(二)腺病毒(adenovirus,AV)载体载体2023-2-229 腺病毒是一种大分子腺病毒是一种大分子(36 kb)双链无双链无包膜包膜DNA病毒。它通过受体介导的内吞病毒。它通过受体介导的内吞作用进入细胞内,然后腺病毒基因组转作用进入细胞内,然后腺病毒基因组转移至细胞核内,保持在染色体外,移至细胞核内,保持在染色体外,不整不整合合进入宿主细胞基因组中。进入宿主细胞基因组中。2023-2-2301.1.腺病毒载体的优点腺病毒载体的优点基因导入效率高;基因导入效率高;宿主范围广;宿主范围广;基因转导与细胞分裂无关基因转导与细胞分裂无关;重组腺病毒
16、可通过口服经肠道吸收、或喷重组腺病毒可通过口服经肠道吸收、或喷雾吸入或气管内滴注;雾吸入或气管内滴注;腺病毒载体腺病毒载体容量较大容量较大,可插入,可插入7.5 kb外源基外源基因。因。2023-2-231 2.腺病毒载体缺点腺病毒载体缺点n不能整合到靶细胞的基因组不能整合到靶细胞的基因组DNADNA中。治疗中。治疗基因表达时间相对较短。基因表达时间相对较短。n宿主的免疫反应导致腺病毒载体表达短宿主的免疫反应导致腺病毒载体表达短暂。暂。n部分环节可能产生复制型腺病毒。部分环节可能产生复制型腺病毒。n靶向性差。靶向性差。2023-2-232(三)腺相关病毒(三)腺相关病毒(adeno-assoc
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