23医学遗传学 18、遗传病的治疗

第十八章第十八章遗传病的治疗遗传病的治疗第一节第一节手术治疗手术治疗一、矫正畸形一、矫正畸形二、器官和组织移植二、器官和组织移植手术矫正是手术治疗的主要手段，如唇裂、腭裂可进行手术修补；先天性心脏病可进行手术矫正；各类两性畸形也可进行手术矫正。家族性多囊肾、遗传性肾炎、先天性肾病综合征等肾脏遗传病都可进行肾移植手术；另还可移植肝、脾、胰腺和骨髓等器官，达到治疗遗传病的目的。第二节第二节药物治疗药物治疗产前诊断后给孕妇服相应的药物，达到治疗的目的。如确诊胎儿甲状腺功能低下，给孕妇服用甲状腺素，可使胎儿正常发育。一、出生前治疗：一、出生前治疗：产前诊断如确诊羊水中甲基丙二酸含量增高，提示胎儿可能患甲基丙二酸尿症，该病会造成新生儿发育迟缓和酸中毒，如在出生前和出生后给母体和患儿注射大量的维生素B12，能使胎儿或婴儿得到正常发育。二、症状出现前治疗：二、症状出现前治疗：甲状腺功能低下也可以在出生后症状出现前给予甲状腺素进行预防性治疗。对于苯丙酮尿症、枫糖尿症、同型胱氨酸尿症或半乳糖血症等遗传病，如能通过筛查在症状出现前做出诊断，及时给与治疗，可获得最佳效果。某些遗传病，采用症状前药物治疗也可以预防遗传病的病症发生而达到治疗效果。11、激素疗法：、激素疗法：一些X染色体异常的疾病可给予激素治疗。如Turner综合征患者可服用雌激素，不仅患者的第二性征和体格发育得到改善，而且有的患者还可恢复生育能力。再如糖尿病患者用胰岛素治疗可使症状得到明显的改善。22、、补其所缺：补其所缺：一些分子病和酶蛋白病由于基因突变导致某种蛋白质、酶或代谢产物的缺乏而致使症状的出现，如能及时补给所缺的物质，可使症状得到改善，达到治疗的目的。如血友病A患者用抗血友病球蛋白治疗可缓解出血症状。三、现症病人治疗三、现症病人治疗33、去、去其所其所余：余：一些酶蛋白病是由于酶活性降低或酶缺乏导致体内积累过多的代谢中间产物和底物，如能应用各种理化方法除去这些多余的产物，症状就可得到明显的改善。如使用代谢抑制剂可治疗原发性痛风和自毁容貌综合征。44、酶疗法、酶疗法::对于酶蛋白病可用酶诱导疗法和酶补充疗法。酶诱导疗法是指某些物质能诱导某种酶的合成，如雄激素能诱导α1-抗胰蛋白酶的合成。酶补充疗法就是向患者体内输入所缺乏的酶制剂，也可使症状缓解。55、维生素疗法、维生素疗法有些酶蛋白病是由于酶的辅助因子—维生素缺乏所致，因此给予相应的维生素便可纠正代谢异常。第三节第三节饮食疗法饮食疗法对某些先天性代谢病给予特殊的饮食，控制某些营养成分的摄入，可限制某些有害代谢产物的产生，达到治疗某种遗传病的目的。对患有半乳糖血症的胎儿，孕妇要限制摄入乳糖和半乳糖。出生后禁用人乳和牛乳。二、出二、出生后治生后治疗疗如出生后确诊为苯丙酮尿症，食用低苯丙氨酸奶粉，可使婴儿正常发育。一、一、产前产前治疗治疗第四节第四节基因治疗基因治疗基本概念基本概念运用DNA重组技术修复患者细胞中的致病基因使细胞或个体具备正常功能而达到治疗遗传病或其它疾病的目的遗传性疾病其它疾病缺陷基因正常基因基因物质治愈疾病替代是将外源正常基因导入精子卵子或受精卵中，矫正有缺陷的基因达到基因治疗遗传病的目的。一、基因治疗的种类和策略一、基因治疗的种类和策略（一）基因治疗的种类（一）基因治疗的种类生殖细胞与体细胞基因治疗根据靶细胞的类型可分为1、生殖细胞基因治疗2、体细胞基因治疗只涉及体细胞的遗传物质改变，技术与方法上也易于实行，现已广泛实施，已取得了可喜的成果。直接与间接体内基因治疗根据目的基因导入体内的途径,可将基因治疗分为体内直接基因治疗（或一步法）和体内间接基因治疗（或二步法）。1、间接基因治疗这是指将含外源基因的载体在体外导入人体自身或异体(种)细胞，经体外细胞扩增后，输回人体，易于操作。尤其是自体细胞，加工后应用于人体自身，一般来说易于解决安全性问题。但是，这种方法不易形成规模。这是将外源基因装配于特定的表达载体，直接导入体内。这种载体可以是病毒型的,也可以是非病毒型的,甚至是裸DNA。这种方法有利于大规模生产，但技术上要求很高，难度大，安全性值得注意。2、直接基因治疗（二）基因治疗的策略和方法（二）基因治疗的策略和方法1、基因修正基因修正（genecorrection）是指将致病基因的突变碱基纠正，而正常部分予以保留。但目前在技术上还无法做到。因为要在人基因组的某个特异部位上进行重组是一个非常复杂的过程，即使在不太复杂的模型系统中进行定位重组也不容易实现。然而原位修复的方法无疑是进行基因治疗最理想的策略和途径。2、基因替代基因替代（genereplacement）是指去除整个变异基因,用有功能的正常基因取而代之，使致病基因得到永久性更正。就像外外科移植手术一样,这无疑是最理想的方法。3、基因增强基因增强（geneaugmentation）是指将目的基因导入病变细胞或其它细胞，目的基因的表达产物可以补偿缺陷基因的功能或使原有的功能得到恢复，从而使病变得到纠正或改善。它是目前基因治疗较为成熟的策略。4、基因抑制和（或）基因失活如果病变是由异常或有害的基因表达产物所致，如许多肿瘤和感染性疾病，可以采取许多不同的方法，导入外源基因选择性的去阻断、干扰、抑制和封闭有害基因在DNA、RNA和蛋白质水平的表达及其生物合成。5、靶向性杀伤特异性细胞这是肿瘤治疗中常用的策略，将各种基因如自杀基因、细胞因子基因等直接导入靶细胞，通过它们的表达造成肿瘤细胞被杀死。如向肿瘤细胞内导入肿瘤抑制基因，以抑制癌基因表达。二、基因转移的方法二、基因转移的方法基因转移的方法分为物理、化学和生物三大类。前二类是非病毒转移方法，第三类是病毒转移方法,所涉及的病毒包括RNA病毒和DNA病毒。(一一))基因转移的非病毒方法基因转移的非病毒方法非病毒基因转移要比病毒基因转移方法安全。前提是重组基因在人组织中只需暂时性表达，同时这些基因可以像药物一样被反复应用，在许多疾病的治疗中是很有用的。1、DNA直接注射法2、脂质体介导的DNA转移法3、受体介导的基因转移((二二))基因转移的病毒方法基因转移的病毒方法多种病毒对哺乳动物细胞具有很强的感染能力，并在宿主细胞内复制和表达。选择某些对人体无害的病毒，通过DNA重组技术，构建病毒载体。病毒载体就是对病毒基因进行改建，删除病毒大部分致病结构基因，将外源的治疗基因插入。这种缺陷性病毒可荷载外源基因，将基因导入细胞，以感染哺乳动物细胞实现基因转染的能力和基因表达的目的。1、反转录病毒载体反转录病毒又称RNA肿瘤病毒，由于其含有依赖RNA的DNA聚合酶，即反转录酶,所以称为反转录病毒。反转录病毒除了具有起源于宿主细胞膜的胞膜外，还具有核心成分，包括两条相同的RNA、特异性的tRNA、反转录酶、整合酶和核衣壳蛋白。反转录病毒由于含有2个相同的RNA分子，所以具有2个基因组，大小3~10kb，包括调控序列及包装信号、结构基因编码序列等。反转录病毒需经过改造，切掉结构基因序列，保留调控和包装信号序列，增加筛选标记序列，使病毒载体能插入外源基因。经过包装最终成为具有胞膜的、具有一次感染性的反转录病毒载体。感染受体细胞后经逆转录产生双链DNA，然后插入受体细胞染色体中，就可高效表达。如小鼠白血病病毒：增强子启动子转录起始部位病毒核心抗原基因逆转录酶基因外壳蛋白基因LTRLTR包装信号反转录病毒载体的优点有：①可转染的细胞范围广，如骨髓干细胞、肝细胞和心血管细胞等；②它可以整合至宿主细胞染色体中，进行复制和转录，因此基因转移的效果比较稳定，表达时间较长。反转录病毒载体的缺点是：①外源基因容量小，小于9kb；②在包装细胞中产生的病毒滴度低；③仅能感染分裂期细胞；④缺乏靶向性；⑤该类载体在染色体的随机整合，有可能造成插入突变、干扰和影响细胞中某些正常基因的复制和转录，甚至激活一些癌基因的表达，产生严重的后果，因而具有潜在的危险性。2、腺病毒载体腺病毒是一类无胞膜的双链线性DNA病毒，基因组全长为36kb。腺病毒有较大的宿主范围，可以感染非分裂细胞，在体内直接法的基因转移上有很大的优势，同时由于腺病毒细胞其DNA不整合到宿主染色体中,因此没有潜在的致癌危险。构建腺病毒载体时，通常是切去腺病毒控制复制和转化细胞能力的序列，为复制缺陷型载体，经过包装装配成有感染能力的病毒颗粒。腺病毒载体的特点：①可把外源基因高效转移到增殖和非增殖细胞中，宿主范围也比反转录病毒载体广；②可携带大于8kb的外源基因,有利于转移较完整的基因序列；③由于不发生整合现象,几乎不发生“插入诱变”，比较安全；④重组腺病毒较稳定，很少发生重组；⑤可在肠道和呼吸道繁殖，所以特别适合肠道和呼吸道疾病的基因治疗。腺病毒载体的缺陷：①由于宿主范围广，所以特异性也就差；②由于不整合到宿主基因组中,所以所携带的外源基因表达时间短,一般只持续2~4周,故适合瞬时转基因的疾病治疗,如肿瘤；③可诱导机体产生免疫反应，限制重复使用和转染效率；④基因组较大,构建载体较复杂。还有腺相关病毒载体和单纯庖疹病毒载体三、基因治疗的临床应用三、基因治疗的临床应用由于基因克隆技术进一步成熟，并建立了一套合适的基因转移方法，使得基因治疗在临床上的实施取得很大进展。首例成功的基因治疗是1990年腺苷酸脱氨酶（ADA）缺乏导致的联合免疫缺陷。现已有多种疾病可进行基因治疗，包括一些遗传病、肿瘤和感染性疾病。肿瘤多采用的策略为免疫基因法或反义核酸技术。（一）遗传性疾病的基因治疗（一）遗传性疾病的基因治疗1、腺苷酸脱氨酶（ADA）缺乏症ADA缺乏症是致死AR病,由于腺苷酸脱氨酶缺乏，导致腺苷酸和脱氧腺苷酸堆积，脱氧腺苷酸中尤其是三磷酸脱氧腺苷酸的堆积抑制DNA的合成,导致严重的T细胞及相应的B细胞功能障碍，引起反复感染而致死。首先分离患者外周血T淋巴细胞体外培养T淋巴细胞ADA正常基因和逆转录病毒重组导入培养中的T淋巴细胞再输回病人用正常的ADA基因代替有缺陷的ADA基因，实现基因治疗。2、乙型血友病乙型血友病患者凝血Ⅸ因子缺乏。Ⅸ因子cDNA(FⅨ)LTRLTRFⅨneoSVPBO导入患者体外培养的皮肤成纤维细胞回植入患者皮下Ⅸ因子基因在患者体内表达，产生Ⅸ因子Ⅸ因子cDNA新霉素抗性基因和逆转录病毒重组筛选标记序列有人将肿瘤坏死因子基因通过反转录病毒载体导入体外培养的自体TIL，有多种细胞因子，如白介素、干扰素、肿瘤坏死因子等。不同的细胞因子对不同的肿瘤的治疗具有一定的效果，但由于细胞因子生物半衰期极短，需要连续大剂量给药才有较好的疗效，而这样又可引起严重的毒副作用，患者难以忍受。（二）肿瘤的基因治疗（二）肿瘤的基因治疗对于肿瘤的基因治疗目前主要采用的是各种细胞因子治疗和“自杀基因”治疗。肿瘤浸润淋巴细胞然后回输给患者，表达后达到基因治疗的目的。1、肿瘤的“自杀基因”疗法把自杀基因转染到肿瘤细胞中，自杀基因可在受体细胞中表达产生某种酶，再给于某种药物。酶将药物转化为专对肿瘤有害的物质，使肿瘤细胞DNA不能复制而死亡。自杀基因自杀基因酶通过病毒转染到某种药物药物有害物质肿瘤细胞2、反义寡核苷酸技术一些遗传病和肿瘤往往是因为基因突变而过量表达产生异常的蛋白质所致。如能阻止基因的表达，同样也能达到治疗的目的。可以人工合成反义核酸，使其和mRNA互补结合，使mRNA失去翻译活性。mRNA蛋白质4、抑癌基因疗法3、多耐药基因疗法让载体携带多抗药性基因，导入造血干细胞，使干细胞所衍生的白细胞对化疗药物的耐受性增强。然后加大化疗药物剂量和化疗时间，达到治疗肿瘤而使白细胞避免受损的目的。人类细胞普遍存在着抑癌基因，有些肿瘤的发生和抑癌基因失活有关。因此可以将野生型抑癌基因导入肿瘤细胞，以抑制肿瘤的生长，达到治疗肿瘤的目的。虽然基因治疗还存在许多问题，如安全表达问题、转基因的靶组织定位问题、病毒载体的安全性问题等，但无疑基因治疗是对传统疗法的挑战，具有广阔的前景。随着基因治疗的不断完善，基因治疗将对人类作出巨大贡献。不远的将来，药品不再是现在的药品概念，药品基因化将大为普及，基因治疗和现在的药物治疗一样方便，所有的疾