慢病毒——基因轉(zhuǎn)移的潛在新載體 用于基因治療的載體系統(tǒng)可分為病毒性載體和非病毒性載體兩類。目前常用的病毒載體包括逆轉(zhuǎn)錄病毒載體、腺病毒載體、腺相關(guān)病毒載體、皰疹病毒載體、痘苗病毒載體等,但是這些載體均存在不足之處,嚴(yán)重影響了基因治療的有效性及安全性。在基因治療中廣泛應(yīng)用的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體存在的主要問(wèn)題,是無(wú)法高效轉(zhuǎn)導(dǎo)非分裂期細(xì)胞,而腺病毒載體雖然能轉(zhuǎn)導(dǎo)非分裂期細(xì)胞,但在體內(nèi)不能實(shí)現(xiàn)目的基因穩(wěn)定的長(zhǎng)期表達(dá),且反復(fù)應(yīng)用容易引起免疫反應(yīng)。慢病毒載體不但可以感染非分裂期細(xì)胞,還具有容納外源性目的基因片段大、免疫反應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn),在基因治療中具有廣泛的應(yīng)用前景?，F(xiàn)以HIV-1 為例,就慢病毒載體的生物學(xué)特征、慢病毒載體的構(gòu)建、在基因治療中的應(yīng)用以及生物安全性等 方面作一綜述。
一、 慢病毒載體的生物學(xué)特征 慢病毒包括靈長(zhǎng)類慢病毒,如人 類免疫缺陷病毒(HIV) 和猴免疫缺陷病毒(SIV) ,以及非靈長(zhǎng)類慢病毒如貓免疫缺陷病毒( FIV) 、馬傳染性貧血病毒(EIAV) 、牛免疫缺陷病毒(BIV) 和維斯納-梅迪病毒(VMV)等。目 前,HIV-1、HIV-2、SIV、FIV 及EIAV被廣泛研究用作基因治療的載體,而其中又以HIV-1最為熱門。
1.1 HIV-1 病毒形態(tài)與結(jié)構(gòu) 成熟的HIV-1 病毒直徑100～120nm、呈20 面體對(duì)稱結(jié)構(gòu)、球形,電鏡下可見(jiàn)一致密圓錐狀核心,內(nèi)有病毒RNA 分子和酶,后者包括逆轉(zhuǎn)錄酶、整合酶(integrase) 和蛋白酶(protease)。HIV-1的最外層為脂蛋白包膜,膜上有表面蛋白 (gp120) 和相嵌蛋白(gp41) 兩種糖蛋白,gp120為刺突,gp41為跨膜蛋白。包膜內(nèi)面為P17 構(gòu)成的基質(zhì)蛋白(matrix) ,包膜內(nèi)為衣殼蛋白(P24)包裹的RNA。
1.2 HIV-1 病毒基因組結(jié)構(gòu)及其功能特征
HIV-1 的基因組由兩條相同的正股RNA 鏈在5′端通過(guò)部分堿基互補(bǔ)配對(duì)而成二聚體。病毒基因組全長(zhǎng)約9200bp ,含有g(shù)ag、 pol、env3 個(gè)結(jié)構(gòu)基因以及tat 、rev、nef 、vif 、vpr 、vpu 6 個(gè)調(diào)節(jié)基因。在病毒基因 組的5′端和3′端各有相同的一段核苷酸序列,稱為長(zhǎng)末端重復(fù)序列(long terminal repeat ,LTR) 。gag基因編碼p55的蛋白前體,經(jīng)蛋白酶裂解而形成病毒的核衣殼蛋白(p7) 、內(nèi)膜蛋白 (p17) 和衣殼蛋白(p24) 。pol 基因編碼病毒復(fù)制所需的酶類,env 編碼gp120 和gp41 兩種包膜 糖蛋白,決定病毒感染宿主的靶向性。tat 基因編碼的gp14 是一種反式激活的轉(zhuǎn)錄因子,與LTR 結(jié)合后能促進(jìn)病毒所有基因的轉(zhuǎn)錄。rev 基因編碼的產(chǎn)物gp19 能促進(jìn)未經(jīng)拼接的大mRNA 分子從細(xì)胞核向胞漿轉(zhuǎn)運(yùn),并相對(duì)減少拼接后小mRNA 分子的數(shù)量。nef 基因編碼負(fù)調(diào)節(jié)蛋白,對(duì)病毒的 結(jié)構(gòu)蛋白和調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)均有下調(diào)作用。vif 編碼產(chǎn)物與病毒體的感染性有關(guān),vpu 產(chǎn)物與病毒的裝配、成熟和釋放有關(guān),而vpr 編碼產(chǎn)物的功能尚不清楚。
1.3 HIV-1 生活史 HIV-1 病毒通過(guò)gp120 與宿主細(xì)胞的CD4 分子和趨化因子受體結(jié)合,然后將病毒的基因(RNA) 、蛋白及酶等釋放到宿主細(xì)胞內(nèi);隨后,逆轉(zhuǎn)錄酶將病毒RNA 轉(zhuǎn)錄成DNA,病毒DNA 在整合酶的作用下插入宿主細(xì)胞核的基因組中,此時(shí)的病毒DNA 也稱為原病毒;緊接著,原病毒轉(zhuǎn)錄成mRNA ,mRNA 從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),并利用宿主細(xì)胞的原料合成病毒的各種成分(蛋白質(zhì)) ,新合成的各種蛋白、酶及RNA 等聚集在宿主細(xì)胞的膜下,病毒的包膜蛋白(gp120 ,gp41) 插入宿主細(xì)胞的細(xì)胞膜并形成一種未成熟的病毒(此時(shí)病毒無(wú)傳染性) ;最后蛋白酶將病毒核心中的許多過(guò)長(zhǎng)的蛋白及酶切短,便形成成熟的病毒。病毒利用宿主細(xì)胞的細(xì)胞膜將自己包被起來(lái),離開該細(xì)胞去尋找新的宿主。
1.4 慢病毒載體轉(zhuǎn)導(dǎo)非分裂期細(xì)胞的分子機(jī)制 慢病毒載體能轉(zhuǎn)導(dǎo)非分裂期細(xì)胞,3 種分子元件決定了這種能力:MAN、IN 和vpr 。這3 類蛋白利用細(xì)胞核的輸入機(jī)制,靶向作用于細(xì)胞核的前整合復(fù)合物( PIC)。細(xì)胞核的輸入系統(tǒng)包括: 胞質(zhì)蛋白、importin-a 、importin-b 及核 孔蛋白。importin-a含有一個(gè)細(xì)胞定位序列(NLS) 的結(jié)合位點(diǎn),當(dāng)含有NLS的蛋白與importin-a 結(jié)合在一起,發(fā)生構(gòu)象變化,與importin-b 相互作用,然后importin-b通過(guò)與核孔蛋白結(jié)合,靶向 作用于核孔復(fù)合物。而在實(shí)際構(gòu)建時(shí),vpr 可以完全敲除而不影響慢病毒載體感染非分裂期細(xì)胞的能力。
二、 慢病毒載體的構(gòu)建
2.1 早期HIV21 來(lái)源的慢病毒載體 早期構(gòu)建的HIV21 來(lái)源 的慢病毒載體,是作為研究HIV21生物特性的工具,而非作為基因轉(zhuǎn)移載體。該慢病毒載體包含了完整的病毒基因組,僅僅是在env 基因框內(nèi)插入了一個(gè)報(bào)告基因,由于存在病毒滴度較低,以及產(chǎn)生有復(fù)制能力的反轉(zhuǎn)錄病毒(RCR) 的巨大風(fēng)險(xiǎn),這種載體從未被考慮用于基因治療。但是,這種載體可以應(yīng)用于病毒的生物學(xué)研究。
2.2 第一代HIV-1 來(lái)源的慢病毒載體
以Naldini以及Kafri構(gòu)建的
三質(zhì)粒系統(tǒng)為代表。該載體系統(tǒng)由包裝質(zhì)粒、包膜質(zhì)粒及載體質(zhì)粒3 種質(zhì)粒組成。載體質(zhì)粒攜帶了5′端LTR 和全部5′端非翻譯區(qū)域(包括gag 編碼序列的350 個(gè)核苷酸) ,另外還帶有rev 應(yīng)答元件(Rev responsive element ,RRE) 及3′端LTR。其瞬時(shí)表達(dá)盒采用巨細(xì)胞病毒(CMV) 啟動(dòng)子及增強(qiáng)子元件,在某些研究領(lǐng)域,可以攜帶綠色熒光蛋白基因、熒光素酶基因或半乳糖苷酶基因作為生物標(biāo)記。包裝質(zhì)粒由HIV-1 前病毒基因組作簡(jiǎn)單修改得到,其5′端LTR 由異源病毒啟動(dòng)子/ 增強(qiáng)子元件取代。為了防止來(lái)自輔助質(zhì)粒的RNA 衣殼化, 特意將5′端主要剪接供體位點(diǎn) (splice donor site) 和gag 編碼序列起始端之間的包裝信號(hào)區(qū)(E/Ψ region) 刪除,而下游的啟動(dòng)子由外源多聚腺苷酸信號(hào)(poly A)取代。另外,利用點(diǎn)突變將env 編碼序列打斷,但仍然保留rev 反應(yīng)元件。這樣的輔助結(jié)構(gòu)能表達(dá)所有的病毒蛋白,包括tat 及rev(env除外) 。env 由單獨(dú)的包膜質(zhì)粒攜帶并在病毒生產(chǎn)過(guò)程中共轉(zhuǎn)染后表達(dá)。本系統(tǒng)包膜質(zhì)粒的改進(jìn)之處在于,引入了VSV-G基因表達(dá)包膜結(jié)構(gòu),這樣做的結(jié)果至少具有3個(gè)方面的積極意義: ①包膜的更換進(jìn)一步降低了HIV-1 載體恢復(fù)成野生型病毒的可能; ②使HIV 載體感染宿主的范圍不再僅限于CD4 + 細(xì)胞 ,而擴(kuò)大到幾乎能感染所有組織來(lái)源的細(xì)胞; ③VSV 的包膜賦予HIV 載體顆粒高度的穩(wěn)定性,使其能夠通過(guò)超速離心而濃縮,達(dá)到高滴度。使HIV-1 載體滴度由105 轉(zhuǎn)錄單位(TU) / ml 達(dá)到 108TU/ ml 。這樣的改進(jìn)無(wú)疑是HIV 載體系統(tǒng)走向應(yīng)用而邁出的一大步。
2.3 第二代HIV-1 來(lái)源的慢病毒載體 盡管第一代載體產(chǎn)生RCR 的幾率極小,仍然不能忽略產(chǎn)生的可能性。畢竟包裝質(zhì)?？梢员磉_(dá)除env 外所有HIV-1 病毒蛋白,其中部分蛋白與HIV-1的毒力密切相關(guān),且已發(fā)現(xiàn)部分蛋白對(duì)細(xì)胞存在潛在的毒害作用,比如:vpr 可引起細(xì)胞周期停滯,vif能抑制某些細(xì)胞的生長(zhǎng)而Nef 能引起凋亡。1997年,Zufferey 等將包裝質(zhì)粒上的 vif 、vpr 、vpu 和nef 基因敲除,從而得到第二代慢病毒載體,而其他方面與上述第一代載體系統(tǒng)一致。研究發(fā)現(xiàn)即使全部4 個(gè)調(diào)節(jié)基因都被敲除。病毒顆粒的產(chǎn)量也不會(huì)受到影響。這種載體仍然具有體外感染非分裂期細(xì)胞、在體感染分化成熟大鼠神經(jīng)元的能力,但是目前尚不能確定這種載體是否能轉(zhuǎn)染全部種類細(xì)胞。由于敲除的調(diào)節(jié)基因與野生型HIV-1 病毒的生活周期以及毒力密切相關(guān),所以這些載體即使發(fā)生多位點(diǎn)重組形成RCR ,親代病毒仍不具有致病性。
2.4 第三代HIV-1 來(lái)源的慢病毒載體 利用慢病毒來(lái)源的包裝系統(tǒng)的最大問(wèn)題在于生產(chǎn)過(guò)程中可能產(chǎn)生復(fù)制型病毒。當(dāng)質(zhì)粒DNA 轉(zhuǎn)染進(jìn)入包裝細(xì)胞,以及輔助質(zhì)粒及載體質(zhì)粒的RNA 包裝入同一病毒顆粒時(shí),將有可能發(fā)生重組。減少這種可能性的方法之一就是減少輔助質(zhì)粒與載體質(zhì)粒的同源性。另一個(gè)方法便是將gag/ pol 和rev 編碼序列隔離,分散在不同的質(zhì)粒 。這樣的包裝系統(tǒng)需要
四質(zhì)粒來(lái)代替原有的三質(zhì)粒包裝系統(tǒng)。質(zhì)粒一攜帶了gag/ pol 編碼序列 及RRE;質(zhì)粒二包含了編碼rev 的序列;質(zhì)粒三是載體質(zhì)粒;質(zhì)粒四表達(dá)env。采用四質(zhì)粒代替三質(zhì)粒系統(tǒng)、除去tat 均減少了產(chǎn)生復(fù)制型病毒的可能性,從而增加了載體系統(tǒng)的安全性。
2.5 自身失活型(SIN) 慢病毒載體 由于具有逆轉(zhuǎn)錄方式的特點(diǎn),在逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程中存在于病毒基因組3′端U3 區(qū)的啟動(dòng)子/增強(qiáng)子元件將被復(fù)制,并置于前病毒兩端的LTR。 因此,3′LTR 的U3 區(qū)啟動(dòng)子發(fā)生失活突變后,將在逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程中轉(zhuǎn)移至5′LTR。如果這樣的載體整合入靶細(xì)胞,將不會(huì)產(chǎn)生完整長(zhǎng)度的載體RNA ,因此命名為“自身失活型載體”。這種技術(shù)最先應(yīng)用于莫洛尼氏小鼠白血病病毒(MoMLV) 載體和鳥類的脾壞死病毒(SNV) 載體。進(jìn)一步研究表明 ,U3 區(qū)的頻繁突變將導(dǎo)致病毒滴度下降,原因是該區(qū)域的某些序列是載體有效多聚腺苷酸化所必需的。在HIV-1 基因組內(nèi),核心多聚腺苷酸化信號(hào)存在R 區(qū)。現(xiàn)已證實(shí),U3 區(qū)序列能影響多聚腺苷的酸化效率。與MoMLV 相比,將HIV-1的3′LTRU3 區(qū)(除上述多聚腺苷酸化增強(qiáng)相關(guān)序列,以及病毒整合酶識(shí)別的U3 區(qū)5′末端外) 刪除后并不會(huì)影響滴度。這種刪除能確保病毒RNA 逆轉(zhuǎn)錄并整合入靶細(xì)胞染色體后,從5′LTR 端啟動(dòng)子起始的復(fù)制被有效抑制。這種設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是 能增強(qiáng)瞬時(shí)表達(dá)效率,這可能與減少了病毒LTR 和細(xì)胞啟動(dòng)子之間的啟動(dòng)子競(jìng)爭(zhēng)有關(guān)。
2.6 其它類型 在改進(jìn)慢病毒載體生物安全性的同時(shí), 科學(xué)家們?cè)诨蜣D(zhuǎn)移效率方面對(duì)病毒載體做了一些改構(gòu),以期提高目的基因的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率及在靶細(xì)胞中的表達(dá)效率。Zufferey 等將美洲旱獺肝炎病毒的翻譯后調(diào)節(jié)元件(WPRE) 插至載體3′末端 。翻譯后水平WPRE可以促進(jìn)轉(zhuǎn)錄物出核,還可以通過(guò)上調(diào)初級(jí)轉(zhuǎn)錄物的多聚腺苷化,來(lái)增加胞內(nèi)信使RNA 總量,最終改進(jìn)轉(zhuǎn)移基因的表達(dá)效率。另外,科學(xué)家嘗試在SIN 載體中修復(fù)118bp 的cPPT序 列,發(fā)現(xiàn)在分化與非分化靈長(zhǎng)類動(dòng)物細(xì)胞中,載體轉(zhuǎn)導(dǎo)效率顯著提高。
三、 慢病毒載體的包裝 大部分研發(fā)人員目前都使用瞬時(shí)轉(zhuǎn)染293T 細(xì)胞的方式生產(chǎn)病毒載體。這種方法的缺點(diǎn)在于生產(chǎn)獲得的病毒載體可能會(huì)出現(xiàn)有缺陷的基因組。為了生產(chǎn)高質(zhì)量的載體,必須篩選合適的包裝細(xì)胞系,而建立包裝細(xì)胞系的最大難點(diǎn)在于某些病毒蛋白具有細(xì)胞毒性。比如, vpr 能誘導(dǎo)細(xì)胞停滯在G2期,不利于建立vpr 蛋白高表達(dá)的細(xì)胞系,病毒蛋白水解酶同樣能水解細(xì)胞內(nèi)的蛋白,不利于建立穩(wěn)定表達(dá)病毒gag-pol 蛋白的細(xì)胞系;VSV-G蛋白的表達(dá)同樣對(duì)細(xì)胞具有毒性。目前,為了建立合適的慢病毒載體包裝細(xì)胞系,許多科學(xué)家都在嘗試使用誘導(dǎo)型或可調(diào)節(jié)的啟動(dòng)子來(lái)克服病毒蛋白的細(xì)胞毒作用。
四、 慢病毒載體滴度的測(cè)定 慢病毒載體滴度可以參考腺病毒載體滴度的檢測(cè)方法,將病毒與293 細(xì)胞共培養(yǎng)后,通過(guò)流式細(xì)胞儀檢測(cè)GFP 蛋白表達(dá)水平來(lái)分析病毒滴度,病毒滴度為表達(dá)GFP 的細(xì)胞數(shù)乘以相應(yīng)稀釋倍數(shù)。另外,還可以通過(guò)TaqMan PCR 檢測(cè)細(xì)胞中病毒拷貝數(shù)的方法檢測(cè)滴度。
五、 復(fù)制型慢病毒(RCL) 的檢測(cè) 應(yīng)用慢病毒的基因載體的首要問(wèn)題就是復(fù)制型慢病毒(RCL) 的產(chǎn)生。雖然現(xiàn)在還沒(méi)有明確的指導(dǎo)方針,但是目前多個(gè)國(guó)家都制定了復(fù)制型逆轉(zhuǎn)錄病毒(RCR) 的檢測(cè)方法。在實(shí)驗(yàn)室研究領(lǐng)域,科學(xué)家提出通過(guò)將病毒載體與293 細(xì)胞等指示細(xì)胞共培養(yǎng),293 細(xì)胞傳數(shù)代后檢測(cè)細(xì)胞中是否含有g(shù)ag 序列的方法來(lái)確定是否存在RCL 。如果收集的病毒載體不含有RCL ,則與293 細(xì)胞共培養(yǎng)后不發(fā)生增殖,gag序列檢測(cè)即為陰性。另外,還可以應(yīng)用更為敏感的RT-PCR 檢測(cè)gag 及VSV-GRNA 判斷293 細(xì)胞上清中是否含有RCL 。
六、 慢病毒載體在基因治療中的應(yīng)用前景
6.1 獲得性免疫缺陷綜合征的基因治療 目前對(duì)于AIDS 的基因治療方案,基本上是由反轉(zhuǎn)錄病毒載體將抗病毒基因體外導(dǎo)入CD4 + T 淋巴細(xì)胞或CD4+ 的造血祖細(xì)胞,再回輸體內(nèi)。常用的抗病毒基因包括自殺基因、反義RNA、核酶、RNA誘餌的相應(yīng)DNA序列,以及調(diào)節(jié)蛋白或結(jié)構(gòu)蛋白的突變體基因等。由于這些治療基因不能到達(dá)巨噬細(xì)胞和多能干細(xì)胞,因此難以重建免疫;此外,體外操作費(fèi)用昂貴,不適于大規(guī)模應(yīng)用。
HIV-1 載體的研究為AIDS 的基因治療帶來(lái)了新的希望,它可能具有以下優(yōu)勢(shì):第一,HIV-1 自身的包膜蛋白env 包裹的載體顆粒可以將抗病毒基因直接運(yùn)抵CD4 + T 淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞,適于直接的體內(nèi)治療,而包被了VSV 包膜的載體顆粒又能感染多能干細(xì)胞,有利于免疫重建;第二,患者體內(nèi)的野生型HIV-1 可將攜帶抗病毒基因的HIV-1 載體拯救出來(lái),使載體擴(kuò)增并擴(kuò)散到周圍更多的細(xì)胞中發(fā)揮抗病毒作用;第三,如果將抗病毒基因置于HIV-1 本身的長(zhǎng)末端重復(fù)序列(LTR) 控制之下的轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞,則只有當(dāng)HIV-1 感染該細(xì)胞時(shí), tat 蛋白反式激活LTR中的TAR元件,抗病毒基因才會(huì)表達(dá),使基因表達(dá)具有了靶向性。
6.2 神經(jīng)系統(tǒng)疾病的基因治療 帕金森氏病是一種由于大腦紋狀體內(nèi)多巴胺水平降低而引起的退行性腦病,臨床上以注射左旋多巴改善癥狀,但長(zhǎng)期注射的不便及藥物的副作用令患者難以承受。較為理想的治療方式是在腦內(nèi)持續(xù)表達(dá)酪氨酸羥化酶(TH) ,使其催化酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)闉樽笮喟?Alzheimer 氏病也是一種多因素引起的退行性腦病,造成大腦皮質(zhì)和海馬回神經(jīng)元萎縮,通常采用神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子防止神經(jīng)元退化。由于HIV-1 載體能夠體內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)神經(jīng)元并建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的表達(dá),因此上述疾病的慢病毒載體基因治療將極具潛力。應(yīng)用慢病毒載體進(jìn)行膠質(zhì)源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(GDNF) 、酪氨酸羥化酶(TH) 體內(nèi)基因治療,可改善PD 大鼠的旋轉(zhuǎn)次數(shù),保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元、防止神經(jīng)元退化,起到治療帕金森氏病及Alzheimer 氏病的效果。
6.3 血液系統(tǒng)疾病的基因治療Pawliuk 等構(gòu)建的βA珠蛋白基因變體βA-T87Q能阻止HbS 的多聚化,以HIV-1載體將該基因轉(zhuǎn)染人造血干細(xì)胞,并能在人紅細(xì)胞系可以表達(dá)。在鐮狀細(xì)胞貧血(SCD) 小鼠模型移植人造血干細(xì)胞后,轉(zhuǎn)基因獲得長(zhǎng)期表達(dá),在循環(huán)血中99 %的紅細(xì)胞及52%的血紅蛋白有紅系特異性轉(zhuǎn)基因表達(dá),鐮狀細(xì)胞貧血得到改善,血液學(xué)指標(biāo)、脾臟腫大及特征尿濃縮功能缺陷得到糾正。May 等構(gòu)建含人β珠蛋白啟動(dòng)子和增強(qiáng)子調(diào)控的人β珠蛋白基因的HIV-1 載體,在載體轉(zhuǎn)染的MEL 細(xì)胞中,正常β珠蛋白可達(dá)到正常內(nèi)源性β珠蛋白產(chǎn)量的70 %以上,使Β-地中海貧血得以較好的糾正。Yamada 等將Fanconi 貧血(FA)C 型患者的EB 病毒刺激轉(zhuǎn)化的原始淋巴細(xì)胞作為靶細(xì)胞,用HIV-1 載體將FAC 型cDNA轉(zhuǎn)入靶細(xì)胞,用絲裂霉素C藥物抗性監(jiān)測(cè)FA細(xì)胞表型的糾正情況,效果顯著。慢病毒載體以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),在血友病的基因治療中有較好的應(yīng)用前景。Park 等構(gòu)建EF-1α增強(qiáng)子/ 啟動(dòng)子調(diào)控hFⅧ或hF Ⅸ表達(dá)的HIV-1載體,經(jīng)門靜脈注入C57BL/6 小鼠,其血清hF Ⅸ水平隨著載體數(shù)量的增加而增高,最高可達(dá)50～60 ng·ml - 1 ,這表明慢病毒載體在體內(nèi)可以產(chǎn)生治療水平的凝血因子。目前,少數(shù)國(guó)外研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開展以慢病毒載體為基礎(chǔ)的基因治療臨床試驗(yàn)研究。
6.4 肝臟疾病的基因治療 肝臟的基因治療策略通常是“增加基因”,通過(guò)導(dǎo)入正常的基因,代替缺陷或缺失的內(nèi)源基因起到治療作用。如苯丙酮尿癥、酪氨酸血癥、Wilson′s 病和LDL受體缺陷癥等。Nguyen 等證實(shí)了來(lái)源于第三代HIV-1 載體能夠有效的控制傳遞、整合、穩(wěn)定表達(dá)轉(zhuǎn)基因進(jìn)入人原代肝細(xì)胞?？梢灶A(yù)計(jì),利用慢病毒載體來(lái)介導(dǎo)治療基因進(jìn)入肝細(xì)胞內(nèi),將起到一定療效。
6.5 其 他 最近,Goldman 等用HIV-1載體進(jìn)行了嘗試,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,導(dǎo)入CFTR 基因后囊性纖維化(CF)缺陷可被糾正。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn),HIV-1 載體轉(zhuǎn)導(dǎo)分化中的呼吸道上皮細(xì)胞效果較好,而對(duì)完全分化的上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率則非常低。目前尚不完全清楚轉(zhuǎn)導(dǎo)受限的機(jī)制。色素性視網(wǎng)膜炎是一種遺傳性的進(jìn)行性視網(wǎng)膜退變,癥狀包括視野進(jìn)行性減小、夜盲、視網(wǎng)膜色素沉著等。研究發(fā)現(xiàn), 將視桿細(xì)胞cGMP磷酸二酯酶-γ亞單位基因?qū)敫泄饧?xì)胞,有可能糾正視網(wǎng)膜退變。由于成熟的視網(wǎng)膜細(xì)胞絕大部分為終末分化細(xì)胞,在選用載體系統(tǒng)上受到很大限制,慢病毒載體以其轉(zhuǎn)導(dǎo)非分裂期細(xì)胞的能力,給該疾病的治療帶來(lái)了希望。
七、 生物安全性 慢病毒載體安全性方面最令人關(guān)注的是重組產(chǎn)生具有復(fù)制能力的逆轉(zhuǎn)錄病毒(RCR) 。病毒載體顆粒通過(guò)包裝元件和含病毒基因組質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染包裝細(xì)胞系如人類胚胎腎細(xì)胞而產(chǎn)生,病毒載體顆粒的核心和酶的成分來(lái)源于HIV-1 ,衣殼來(lái)源于另一病毒,最常見(jiàn)的是VSV ,其產(chǎn)物G蛋白具有高度的穩(wěn)定性和廣泛的親嗜性。最新一代的慢病毒載體(第3 代)只含有HIV-1共9 個(gè)基因中的3個(gè),即gag、pol 、rev。由于HIV-1基因組成分中60%被去除,因此父代病毒無(wú)法復(fù)制,載體本身只是將目標(biāo)基因轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞內(nèi)的工具。利用逆轉(zhuǎn)錄機(jī)制構(gòu)建自我失活(SIV)的HIV-1來(lái)源的載體,一旦轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞后,它就喪失了病毒長(zhǎng)末端重復(fù)的轉(zhuǎn)錄能力,減少了產(chǎn)生重組病毒的機(jī)會(huì),并避免了與啟動(dòng)子干擾的問(wèn)題。以HIV-1 為基礎(chǔ)的第3代慢病毒載體系統(tǒng)的安全性甚至超過(guò)了目前臨床試驗(yàn)正在使用的致癌性逆轉(zhuǎn)錄病毒載體。
八、 結(jié) 語(yǔ) 迄今種種努力表明,在保證HIV-1 載體安全性的基礎(chǔ)上,要產(chǎn)生有復(fù)制力的HIV ,必須在不同的質(zhì)粒上發(fā)生多次非同源重組事件。總之,慢病毒載體在基因轉(zhuǎn)導(dǎo)方面的良好特性,必將成為基因治療的有力工具,值得進(jìn)一步深入研究。
