裸质粒流体力学注射法—基因治疗研究的利器
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刘亮明, 罗 杰, 张吉翔, 郭宏兴, 邓欢
流体力学注射法;基因治疗;肝靶向性,刘亮明,张吉翔,邓欢,罗杰,通讯作者:,电话:,传真:,收稿日期:,接受日期:,摘要,关键词:,1流体力学注
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刘亮明, 张吉翔, 邓欢, 罗杰, 南昌大学第二附属医院消化内科、江西省分子医学重点实验室 江西省南昌市 330006国家自然科学基金项目, No. 30360037, No. 30160032. 江西省科委重点项目, No. 200110300101, No. 20041B0300300
通讯作者: 张吉翔, 330006, 江西省南昌市民德路1号, 南昌大学第二附属医院消化内科. jixiangz@tom.com
电话: 0791-6292706 传真: 0791-6262262
收稿日期: 2006-06-20 接受日期: 2006-08-10
摘要外源基因在动物活体组织的有效表达是基因治疗研究的基础. 同时, 作为一种疾病治疗方法, 安全性也是一个不容忽视的问题. 本文从基因治疗研究的角度, 介绍了流体力学注射法的概念、器官靶向性、目的基因在靶器官内的转染效率、安全性和转染机制, 以及该方法在疾病模型动物基因治疗方面的应用等等. 总之, 流体力学注射法以其高效、安全的肝靶向性活体基因转染、简单便捷的操作方法, 正在逐渐成为人们进行基因治疗研究的重要工具.
关键词:流体力学注射法; 基因治疗; 肝靶向性
刘亮明, 罗杰, 张吉翔, 郭宏兴, 邓欢. 裸质粒流体力学注射法—基因治疗研究的利器. 世界华人消化杂志 2006;14(28):2780-2784
0 引言
虽然常规的医疗技术手段取得了长足的进步, 但是除了常见的感染症及一些外科疾病外, 许多疾病, 如恶性肿瘤、糖尿病、艾滋病、肝硬化、肾炎、心脑血管疾病、神经元退行性病变以及各种遗传性和血液性疾病等用传统方法是无法治愈的. 只有靠基因层次的介入, 才能直捣核心, 根除这些病患. 然而, 作为一种新的疾病治疗方法, 人们对其仍存有许多凝虑, 如怎样才能确保转染的外源目的基因在活体细胞内有效表达, 以及这种转染的安全性和器官靶向性如何等, 都是需亟待解决的问题.
由于病毒性基因载体能有效地将目的基因转染活体组织细胞并具有一定的趋肝性, 曾一度成为研究的热点. 但病毒性载体的安全性不容忽视, 如腺病毒可能引起机体过度的免疫应答、逆转录病毒可能造成宿主细胞插入突变等. 在人体基因治疗的实验中, 曾出现了多起病毒载体致人死亡的实例, 这极大地阻°了基因治疗在人体研究的进程[1-2]. 肌肉或靶器官的电穿孔法被证实能有效地协助目的基因转染入肌肉或靶器官内, 但该方法对组织的创伤性限制了其进一步的应用. 近年来, 一种新的高效安全的活体细胞基因转染方法—流体力学注射法(hydrodynamics-based procedure)在基因治疗研究领域获得广泛应用.
1 流体力学注射法的概念流体力学注射法是一种快速大容量的裸质粒溶液的体内注射方法. 借助该方法, 目的或治疗基因可经鼠尾静脉转染动物活体器官, 并在靶器官内高效表达[3-4]. 该方法是1999年Liu et al[3]建立起来的. 他们发现裸质粒DNA经鼠尾静脉大容量快速的注射可引起实验鼠高度的转基因表达, 其中肝脏是该转基因表达的主要器官.
2 肝脏高水平的转基因表达及其在基因治疗中的重要性Liuet al[3]发现单次鼠尾静脉注射5 mg萤光素酶表达质粒即可引起高达45mg/g肝组织萤光素酶蛋白的表达. 已证实流体力学注射法具有较肌肉等组织电穿孔更加高效和稳定的外源基因转染效率[5], 是迄今为止最有效的活体细胞基因转染方法. 我们实验室曾采用该方法将绿色荧光蛋白(GFP)表达质粒注入小白鼠体内, 借助荧光显微镜我们观察到有接近45%的肝细胞表达GFP.
肝组织内如此高水平的转基因表达, 对于疾病的基因治疗很重要. 因为肝脏是合成血清蛋白质的重要器官, 具有巨大的合成各种蛋白质的能力, 而各种有功能的活性蛋白质的产生是疾病治疗的基础. 同时, 肝脏本身也易罹患各种遗传性和获得性疾病. 因此, 肝脏已成为基因治疗的重要靶器官.
3 简单、安全的基因治疗方法流体力学注射法仅通过单次的裸质粒静脉注射即能引起肝脏较长时间的转基因表达, 并能较长时间地使转基因表达的蛋白质维持于治疗水平. 如质粒流体力学注射后, 促红细胞生成素(Epo)在观察期12 wk内[6], 人a1-抗胰蛋白酶基因(hAAT)在观察期6 mo内[7]仍有高表达并存在活性 ......
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