基因治病的靶向
基因治療中的靶向問題是基因治療中急待解決的問題。逆轉錄病毒 載體 是目前治療中應用較為廣泛且效果較好的 載體 。有關逆轉錄病毒靶向的研究已取得一些進展,使得基因治療更為安全和有效。
(一)逆轉錄病毒轉導的細胞類型的選擇調節
Mo-HLV是一個可廣泛轉導多種細胞的病毒,為了使其僅感染某些專一性細胞就必須改變其感染譜。
1、改變Mo-HLV感染譜
按宿主范圍可將Mo-HLV分為三類:單向性:只能感染嚙齒類細胞;異向性:可感染除嚙齒類動物細胞以外的其它的細胞;雙向性:可感染人及嚙齒類動物等大多數細胞。感染細胞的類型是由病毒的外殼蛋白env確定的。
(1)病毒與抗體的偶聯:為了使逆轉錄病毒定向感染所需要的靶細胞,可將病毒與抗體偶聯,該抗體則針對所需感染細胞上特有的抗原。如使單向感染病毒與抗人MHC-1。MHC-II的抗體偶聯或與抗人表皮生長因子的抗體偶聯后,可以感染人類細胞。Goud等使用此法使單向病毒感染人的肝細胞,可惜病毒未能整合入肝細胞 基因組 ,可能其中還有其它原因。
(2)病毒外殼蛋白與配體偶聯: 如將env蛋白與乳糖偶聯成去延酸糖蛋白,用此法改造的單向逆轉錄病毒將不再感染原先的宿主而只感染人的肝細胞,因為只有肝細胞表面上含有去延酸糖蛋白的受體。
(3)改變病毒外殼蛋白的識別序列:已發現env蛋白與被感染細胞受體相識別部位的化學組成,如果改變核表位的基因序列,就可能改變感染細胞的類型,但Etienne等認為有一個潛在的、非病毒原有的表位與細胞受體識別之后不能使病毒內化。一種可行的方法是同時表達原有的env蛋白,就能解決內化問題。
2、使用其它逆轉錄病毒 載體 :
牛 白血病 逆轉錄病毒,猿免疫缺陷病毒,鼠乳腺腫瘤病毒有組織專一性感染的特點,有些研究組利用其作為載體。Page等采用HIV作為病毒載體,Rizvi等用BLV作載體,Morris等采用MMTV作載體,并構建了MMTV獨特的包裝細胞,使病毒滴度提高百倍以上,但同Mo-MLV相比,其它病毒的滴度偏低。
3、以嵌合逆轉錄病毒為載體
逆轉錄病毒感染譜是由病毒顆粒決定的,如果我們改變病毒顆粒蛋白,即保留毒gagpol基因,而env基因來自另一個逆轉錄病毒,即可改變感染宿主范圍。Laudau等用鳥逆轉錄病毒和RSV的env基因取代Mo-MLVR env基因,Miller等用長臂猿白血病病毒的env基因嵌合Mo-MLVR成功感染了多種細胞,并取得較高的滴度,Gong等用流感病毒的血凝素取代RSV的env基因蛋白,將血凝素成功地嵌入病毒外殼,并能有效感染人和鳥類細胞。Jane等用泡狀口炎病毒G糖蛋白取代莫洛尼病毒env蛋白,使該病毒顆粒能成功地感染非哺乳動物如Zebra fish細胞,更重要的是這種病毒外殼可耐受超離心而不影響感染效率,因此有利于濃縮病毒,提高滴度。
(二)目的基因組織專一性表達的調節
許多組織專一性表達的調節片段已研究清楚,把這些片段與目的基因一起重組入逆轉錄病毒可用于基因的靶向表達。
1、肝專一性表達
肝專一性表達研究較多的是磷酸烯醇式酮酸羧激酶的啟動子。McGrane 等用了 轉基因動物 技術使該啟動子表達外源基因,證明該啟動子專一性地在肝和腎等中表達;Hatzoglau等用PEPCK啟動子與neo基因或牛生長因子重組入逆轉錄病毒載體。克隆后經腹腔注射入子宮感染鼠胎肝或注入門靜脈并切除部分肝,證實前病毒可整合肝細胞基因組,并持續表達了八個月之久,而且牛生長因子表達量受食物刺激信號的調節。
另一個肝專一性表達的片段是A-胰蛋白酶基因的順式作用因子。Simon等的研究表明,α-AT基因上游是決定肝專一性表達的片段,(-137~37)為最短的肝專一性表達的片段。Peng等用α-AT的(-730-30)片段與SV40啟動子融合驅動人苯丙氨酸羥化酶基因,使其在肝臟專一性表達,為苯丙酮尿癥基因治療奠定了基礎。
α-FP為肝癌細胞特有的高效表達產物,Watanabe等發現其上游調控區(-3700~3300)決定了α-FP在肝癌中的專一性表達。Huber等將片段與你腺嘧啶激酶基因融合,克隆入逆轉錄病毒后轉染肝細胞,然后給予無毒性原藥-阿拉伯糖核苷,只有肝癌細胞才專一性地合成TK,批ara-MF轉化成細胞毒性ara-ATP,造成肝癌細胞的死亡,而其它感染了α-EF-TK的細胞不受影響。
2、肌肉專一性表達
肌肉中高效表達的是肌苷激酶的調控片段。Johnson等發現MCK調控區有兩個增強子:一個位于(-1256~1049),決定肌肉和心肌專一性表達,另一個位于第一內含子(738~1599),只決定在心肌的高效專一性表達。Cox等用這兩個增強子使Dystrophin在肌肉的表達量增強50倍,完全糾正了mdr鼠肌肉病理變化,而且無付作用,最近,Yao等用2分MCK增強子(-1350~1048)使人凝血因子IX在肌母細胞中得到高效表達。
3、乳腺專一性表達
在乳腺中專一性表達的基因有β酪蛋白,乳清酸蛋白,鼠乳腺腫瘤病毒,三都調控區中的負調控片段決定他們僅在乳腺組織中表達。
4、黑色素瘤專一性表達
黑色素瘤特異性表達酪氨酸和酪氨酸相關蛋白。決定酪氨酸專一性表達的片段是在該基因上游(-270~1),決定TRP-1專一性表達的區域為(-640~165),Hart等用上述調控區與Gal報告基因融合,在人與鼠的黑色素瘤細胞中均檢測到其表達。
5、膠質瘤專一性表達
目前已知鞘磷酸堿性蛋白基因上游(-1300~1)片段決定其在膠質瘤細胞中的專一性表達,Miyao等用該片段與HTK基因融合,轉染膠質瘤細胞,在1μMganciclovir培養液中,90%膠質瘤細胞死亡,而對照組生長不受影響。
6、肺癌專一性表達
人表面活性蛋白A是大多數肺癌表達的物質。Smith 等用SPA-1上游(-2600~178)片段驅動HSV-TK基因,轉化肺癌 細胞株 H441,給予ganciclovir后,H441大量死亡。
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