癌癥基因治療的現(xiàn)狀和前景

田一均 李仁淑

延邊大學(xué)附屬醫(yī)院 133000

癌癥基因治療的現(xiàn)狀和前景

田一均 李仁淑通訊作者

延邊大學(xué)附屬醫(yī)院 133000

一、基因治療方法

基因治療旨在修改，刪除或替換靶細(xì)胞中異常基因的一種治療方法。這些靶細(xì)胞可以是惡性的原發(fā)或轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)，循環(huán)腫瘤細(xì)胞或休眠干細(xì)胞，和特異性細(xì)胞例如 T細(xì)胞淋巴細(xì)胞或樹突狀細(xì)胞。人體細(xì)胞有超過20，000個(gè)活性基因暴露于許多因素，無論是遺傳，環(huán)境，感染或自發(fā)性，都可引起基因突變，畸變，功能障礙或缺失，導(dǎo)致各種臨床疾病的發(fā)生，包括癌癥。此外，癌基因組學(xué)在原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移腫瘤之間的改變。例如，雌激素受體基因突變?cè)诓糠秩橄俎D(zhuǎn)移癌中發(fā)現(xiàn)，而在原發(fā)性腫瘤未發(fā)生該基因的突變[1]。轉(zhuǎn)移癌樣本中整個(gè)外顯子基因突變率排名前17位，僅有5個(gè)在原發(fā)性腫瘤中發(fā)生了突變[2]。從少數(shù)克隆到致死轉(zhuǎn)移的演化遵照分枝狀的進(jìn)化論。因此，除了要考慮這樣的分枝狀進(jìn)化系統(tǒng)外，腫瘤的高度異質(zhì)性和癌基因組的不穩(wěn)定性可能更容易逃脫靶向治療，例如基因治療。因此，基因治療有些難以實(shí)現(xiàn)，取得有限成功。目前，大多數(shù)方法是針對(duì)單基因的基因治療，解決一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵基因缺陷。選擇合適的基因治療模式是基于對(duì)免疫狀態(tài)的評(píng)估和患者疾病的分子性質(zhì)決定的。最近關(guān)于各種疾病分子生物學(xué)知識(shí)的增加，更先進(jìn)和更綜合性的基因治療方法將最終可行，預(yù)期改善治療結(jié)果。

二、基因載體

已研發(fā)了幾種應(yīng)用各種載體去促進(jìn)遺傳物質(zhì)（轉(zhuǎn)基因）進(jìn)入靶細(xì)胞的方法。他們大致分為兩個(gè)主要類別：病毒（或細(xì)菌）和非病毒載體。病毒通常與靶細(xì)胞結(jié)合將其遺傳物質(zhì)引入宿主細(xì)胞，參與遺傳物質(zhì)復(fù)制過程。當(dāng)它們進(jìn)入靶細(xì)胞時(shí)，可以攜帶一些被稱為轉(zhuǎn)基因的遺傳物質(zhì)。對(duì)于非病毒載體，可應(yīng)用物理的，化學(xué)的以及其他模式的轉(zhuǎn)基因途徑。轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)直接進(jìn)入細(xì)胞稱為“轉(zhuǎn)染”，當(dāng)由病毒或細(xì)菌攜帶遺傳物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞稱為“轉(zhuǎn)導(dǎo)”。非病毒載體具有安全性和可變性的優(yōu)點(diǎn)，但與病毒載體相比有較低轉(zhuǎn)染效率[3]。

2.1 物理介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移

來自金或其他礦物的納米顆粒包被DNA遺傳物質(zhì)從金，空氣或液體（基因槍），或超聲波為其提供動(dòng)力，迫使遺傳物質(zhì)進(jìn)入靶細(xì)胞，隨后釋放DNA進(jìn)入細(xì)胞核。它們最適合應(yīng)用在基因傳遞到組或基因疫苗接種[4]。

電穿孔基因治療方法是在高壓電脈沖下細(xì)胞膜破裂，導(dǎo)致納米孔的形成，裸DNA，外源遺傳物質(zhì)，甚至化療劑都可以進(jìn)入細(xì)胞[4，5]。這個(gè)方法最適合基于質(zhì)粒DNA的基因轉(zhuǎn)移治療，具有可有效進(jìn)入各類細(xì)胞，易于管理，缺乏基因組整合引起惡變風(fēng)險(xiǎn)，低免疫原的優(yōu)點(diǎn)[3]。電穿孔方法已進(jìn)入幾個(gè)臨床試驗(yàn)，尤其在惡性黑色素瘤，前列腺癌，結(jié)腸直腸癌和白血病[3]。

2.2 化學(xué)介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移

陽離子脂質(zhì)體是人造磷脂和膽固醇的微囊體。可通過胞吞作用進(jìn)入細(xì)胞[6]。具有攜帶多種分子，例如藥物，核苷酸，蛋白質(zhì)，質(zhì)粒和大基因[7]。陽離子脂質(zhì)體具有對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞有選擇性，較高的基因轉(zhuǎn)移率，可攜帶眾多應(yīng)用基因，及沒有嚴(yán)重的副作用的優(yōu)勢(shì)[8]。攜帶小干擾RNA（siRNA）時(shí)，可抑制腫瘤增殖，誘導(dǎo)凋亡和增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞放射敏感性9]。

人造病毒利用病毒載體的效率和脂質(zhì)體的優(yōu)勢(shì)[28]。進(jìn)入靶細(xì)胞后，DNA被釋放。這種方法在前臨床研究已經(jīng)顯 示出了希望[29-32]。轉(zhuǎn)座子可以將遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)也可轉(zhuǎn)入細(xì)胞核[10]。

2.3 病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移

病毒是含有核糖核酸（RNA）或脫氧核糖核酸（DNA）的微粒體，可以是單鏈（ss）或雙鏈（ds）。病毒結(jié)構(gòu)由被癌基因組和包圍的基因組的蛋白質(zhì)外殼（病毒衣殼）組成。衣殼幫助病毒附著于宿主細(xì)胞受體上，并防止細(xì)胞核酸酶引起的損壞。一些病毒也可以有來自宿主細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子層和由糖蛋白制成的病毒外殼的外層。完整的病毒顆粒（病毒體），本身是不能的復(fù)制。為了增殖，病毒需要遺傳物質(zhì)進(jìn)入宿主細(xì)胞，以獲得轉(zhuǎn)錄和復(fù)制所需代謝和合成物質(zhì)。

病毒的基因修改后可以是非感染性的。當(dāng)他們進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，將攜帶遺傳物質(zhì)傳遞到靶細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，隨后進(jìn)入細(xì)胞核。在單基因治療中，病毒載體可以攜帶2-10kb的相關(guān)基因。在復(fù)雜基因治療，可加入其他支持分子，如免疫刺激分子加入病毒基因組，在病毒復(fù)制期后引起效應(yīng)。病毒載體在基因治療中的優(yōu)點(diǎn)是易于純化成高滴度，并且具有最小的副作用持續(xù)的基因表達(dá)。逆轉(zhuǎn)錄病毒包括慢病毒可以將其自身基因整合入宿主細(xì)胞核基因組，而腺病毒和腺相關(guān)病毒主要作為染色體外的游離基因[11]。

三、結(jié)論

基因治療癌癥基因治療在過去二十年發(fā)展相對(duì)較快。目前極少數(shù)的藥物上市，而大多數(shù)仍在臨床試驗(yàn)階段。大多數(shù)報(bào)告顯示出良好的安全性和可耐受的短暫的毒性。相似于30年前初始化療一樣，在一些臨床試驗(yàn)中缺乏成功，可能歸因于病人的選擇。目前，晚期患者和難治性惡性腫瘤被納入基因治療試驗(yàn)中。也許，早期和低腫瘤負(fù)荷患者接受基因治療可能更成功?；蛘?，基因治療在最大程度降低腫瘤負(fù)荷后進(jìn)行可能會(huì)獲得更好的效果。例如在根治性手術(shù)后，放射治療后，或成功化療后。

在未來，隨著對(duì)患者和癌基因組廣泛的分析以及評(píng)估宿主體液和細(xì)胞免疫，將有更利于選擇每位患者最合適的基因治療。最近進(jìn)展如何制造安全有效轉(zhuǎn)基因載體，例如用合成病毒和非病毒方法，以及使用可整合到 T淋巴細(xì)胞的自體和同種異體嵌合抗原受體，甚至使用來自正常人的受體，通用效應(yīng)細(xì)胞介導(dǎo)的獲得性免疫，將提高轉(zhuǎn)基因治療的有效性和安全性。此外，隨著生物學(xué)的進(jìn)步，更便宜的基因載體將上市，全世界大多數(shù)患者更容易接受，未來，這將改變癌癥治療模式，從基于腫瘤大小，性質(zhì)和位置的廣義癌癥治療模式到依據(jù)患者基因組構(gòu)成，宿主免疫狀態(tài)和基因突變潛能的個(gè)性化癌癥治療模式。基因治療是快速，有效，毒性小和廉價(jià)，高治愈率，甚至可能預(yù)防腫瘤發(fā)生。

[1] Lander ES，Linton LM，Birren B，et al：Initial sequencing and analysis of the human genome.Nature 2001，409（6822）：860-921.

[2] Dulbecco R：A turning point in cancer research：sequencing the human genome.Science（New York，NY）1986，231（4742）：1055-1056.

[3] Yuan Z，Pastoriza J，Quinn T：Targeting tumor vasculature using adeno-associated virus page vector coding tumor necrosis factor-a.In Gene Therapy of Cancer.3rd edition.Edited by Lattime EC，Gerson SL.San Diego（CA）：Elsevier；2013：19-33.

[4] Zabner J，F(xiàn)asbender AJ，Moninger T：Cellular and molecular barriers to gene transfer by a cationic lipid.J Biol Chem 1995，270（32）：18997-19007.

[5] Tagami T，Suzuki T，Matsunaga M，Nakamura K：Anti-angiogenic therapy via cationic liposome-mediated systemic siRNA delivery.Int J Pharm 2012，422（1-2）：280-289.

[6 Yang W，Sun T，Cao J，Liu F：Survivin downregulation by siRNA/cationic liposome complex radiosensitises human hepatoma cells in vitro and in vivo.Int J Radiat Biol 2010，86（6）：445-457.

[7] Wagner E，Plank C，Zatloukal K：Influenza virus hemagglutinin HA-2 N-terminal fusogenic peptides augment gene transfer by transferrin-polylysine-DNA complexes：toward a synthetic virus-like gene-transfer vehicle.Proc Natl Acad Sci U S A 1992，89（17）：7934-7938.

[8] Soltani F，Sankian M，Hatefi A：Development of a novel histone H1-based recombinant fusion peptide for targeted non-viral gene delivery.Int J Pharm 2013，441（1-2）：307-315.

[9] Di Martino MT，Leone E，Amodio N：Synthetic miR-34a mimics as a novel therapeutic agent for multiple myeloma：in vitro and in vivo evidence.Clin Cancer Res 2012，18（22）：6260-6270.

[10] Benoit MR，Mayer D，Barak Y：Visualizing implanted tumors in mice with magnetic resonance imaging using magnetotactic bacteria.Clin Cancer Res 2009，15（16）：5170 -5177.

[11] Wu E，Nemerow GR：Virus yoga：the role of flexibility in virus host cell recognition.Trends Microbiol 2004，12（4）：162-169.

R759.95

A

1672-5018（2017）02-029-1