關(guān)于基因的科技論文范文3000字

　　隨著社會(huì)科技的進(jìn)步，基因科技的發(fā)展將成為必然。下面是小編為大家精心推薦的關(guān)于基因的科技論文范文3000字，希望能夠?qū)δ兴鶐椭?/p>

　　關(guān)于基因的科技論文范文3000字篇一

　　非病毒基因載體在肺癌基因治療中的應(yīng)用

　　摘要：對(duì)近年采用非病毒載體(裸DNA、陽離子聚合物、陽離子脂質(zhì)體)治療肺癌的基本原理和研究進(jìn)展作一綜述。此法有望成為治療肺癌的新方案。

　　關(guān)鍵詞：肺癌;基因治療;非病毒載體

　　中圖分類號(hào)：R734.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-979X(2007) 05-0042-04

　　Application of Nonviral Gene Vectors in Gene Therapy of Lung Cancer

　　YE Jie-sheng, ZHANG Na, ZOU Wei-wei, Wang Ju-tao

　　(School of Pharmaceutical Sciences, Shandong University, Jinan 250012, China)

　　Abstract：This paper briefly reviews the general principles and development of gene delivery with emphasis on the recent developments in the arena of lung cancer using nonviral (naked DNA, polycationic polymers, cationic liposomes) vectors. Employing gene transfer techniques to achieve therapeutically useful levels of expression of therapeutic gene in the lung could provide a new strategy for the treatment of lung cancer.

　　Key words：lung cancer; gene therapy; nonviral vectors

　　盡管肺癌的診斷和治療取得了進(jìn)展，但近5年來癌癥的存活率只有14%，僅略高于20世紀(jì)60年代早期的8% [1]，多數(shù)晚期肺癌患者最終只能選擇放棄治療?，F(xiàn)行肺癌治療方案存在的主要問題是缺乏腫瘤特異性而產(chǎn)生毒副作用，因此，基因療法作為未來癌癥治療策略引起了越來越多的關(guān)注?；蛑委煹年P(guān)鍵技術(shù)是基因傳遞載體的選擇?；騻鬟f載體可分為2類：病毒載體(逆轉(zhuǎn)錄病毒、腺病毒、腺相關(guān)病毒、痘苗病毒等)和非病毒載體(裸DNA、聚陽離子聚合物、陽離子脂質(zhì)體等)。采用病毒型基因載體雖取得了一定的成效，但有缺陷，包括基因突變、致癌作用以及免疫反應(yīng)使基因表達(dá)過于短暫等。此外，病毒載體還受插入病毒基因組外源基因大小的限制。而非病毒基因傳遞系統(tǒng)憑借其低毒性、低免疫原性和較易制備等優(yōu)點(diǎn)有望成為體內(nèi)基因治療的理想載體?；蜉d體技術(shù)的快速發(fā)展使非病毒基因治療手段更加適用于死亡率高的疾病如肺癌等?，F(xiàn)對(duì)目前用于介導(dǎo)肺癌基因治療的主要非病毒基因載體作一介紹。

　　1裸DNA

　　非病毒基因傳遞系統(tǒng)研究中最簡(jiǎn)單的方法就是直接使用裸露的質(zhì)粒DNA進(jìn)行基因轉(zhuǎn)染。自從Wolff等最先證明骨骼肌可被DNA轉(zhuǎn)染以來，裸質(zhì)粒DNA注射介導(dǎo)外源基因轉(zhuǎn)移和表達(dá)已被廣泛應(yīng)用。質(zhì)粒具有制備簡(jiǎn)便、廉價(jià)且安全性較高等優(yōu)點(diǎn)，然而，質(zhì)粒轉(zhuǎn)染率通常較低且基因表達(dá)短暫。實(shí)驗(yàn)證明，采用快速注射和電穿孔技術(shù)對(duì)肺癌施行基因治療能夠提高藥物的藥效，從而在一定程度上彌補(bǔ)直接使用裸DNA轉(zhuǎn)染的不足。

　　1.1快速注射技術(shù)

　　快速注射技術(shù)是近年在基因治療領(lǐng)域應(yīng)用相對(duì)廣泛的一種無針注射技術(shù)。Walther 等[2]在患有路易士肺癌的小鼠腫瘤部0.30 Mpa壓力下快速注射3~5 mg質(zhì)粒DNA，結(jié)果顯示，注射48 h后 LacZ 或GFP中度表達(dá)，72，96 h后上述高度表達(dá)。同時(shí)注射TNF-α和載體攜帶的LacZ，在注射24，48，72，96和120 h后腫瘤組織中均能有效的表達(dá)和分泌細(xì)胞因子與LacZ。

　　1.2電穿孔技術(shù)

　　20世紀(jì)60年代提出的電穿孔術(shù)是一項(xiàng)通過控制電場(chǎng)強(qiáng)度使細(xì)胞通透性增加的技術(shù)，1988年首次用于將基因?qū)敕紊掀ぜ?xì)胞。為了提高非病毒載體在肺部基因轉(zhuǎn)染的水平，Dean等[3]將電穿孔術(shù)用于肺部，結(jié)果表明，電穿孔術(shù)能將裸DNA導(dǎo)入肺中，安全有效并為以后的肺靶向基因治療奠定了基礎(chǔ)。有報(bào)道，采用基因槍[4]或結(jié)合核酸酶抑制劑[5] 治療肺癌也能夠獲得較高的基因表達(dá)。

　　2陽離子聚合物

　　采用裸質(zhì)粒DNA作為基因轉(zhuǎn)移載體的方法盡管簡(jiǎn)便易行，但也有缺陷，例如穿透細(xì)胞能力弱，很難有效地轉(zhuǎn)入細(xì)胞核，能被質(zhì)粒轉(zhuǎn)導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞數(shù)量和比例小。因此，它極易被組織清除，難以全身轉(zhuǎn)運(yùn)。為了提高基因轉(zhuǎn)染率，許多可用于體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的新型陽離子聚合物載體相繼問世，常見的有聚乙烯亞胺、多聚賴氨酸和殼聚糖。

　　2.1聚乙烯亞胺

　　聚乙烯亞胺(PEI)是首個(gè)用于組織培養(yǎng)和體內(nèi)試驗(yàn)的陽離子聚合物。PEI最顯著的特點(diǎn)是攜帶較高的正電荷密度。PEI的每3個(gè)原子中就有1個(gè)能質(zhì)子化的氮原子，從而使PEI中的正電荷密度達(dá)到20~25 μeq/g [6]。Abdallah等指出，PEI的體內(nèi)轉(zhuǎn)染率受到相對(duì)分子質(zhì)量的影響，還發(fā)現(xiàn)，相對(duì)分子質(zhì)量為25 000的PEI的轉(zhuǎn)染率比相對(duì)分子質(zhì)量大的高。PEI在體內(nèi)能有效地將DNA運(yùn)送至腫瘤組織，盡管有報(bào)道，PEI能夠有效地通過靜脈注射[7]，瘤內(nèi)注射[8]或者微泵給藥用于癌癥的體內(nèi)治療，然而，通過吸入給藥的基因傳遞可能更適用于肺部疾病的治療，因?yàn)樗艿竭_(dá)更大的表面積并且避免其它系統(tǒng)給藥方式的風(fēng)險(xiǎn)[9]。

　　有學(xué)者用含有鼠IL-12基因的PEI氣霧劑(PEI/IL-12，600 μL PEI 和2 mg IL-12)連續(xù)2周治療骨肉瘤肺部轉(zhuǎn)移的小鼠，每周給藥2次，結(jié)果顯示，IL-12中的p35 和p40亞基在小鼠肺部高度表達(dá)而肝臟不表達(dá)。此氣霧劑單劑量給藥24 h后IL-12 的mRNA表達(dá)最高，持續(xù)監(jiān)測(cè)7 d該表達(dá)逐漸減弱。用氣霧劑治療6周后，血漿中未檢測(cè)到IL-12蛋白質(zhì)，接受氣霧劑治療的小鼠肺部腫瘤數(shù)量顯著減少[10]。因病毒載體含有能靶向于細(xì)胞核受體的特異蛋白質(zhì)，因此，很多來源于病毒蛋白質(zhì)的多肽用于增強(qiáng)質(zhì)粒的轉(zhuǎn)運(yùn)。同樣，為了提高基于PEI處方的轉(zhuǎn)染率和靶向效率，PEI也常連接特定的病毒蛋白質(zhì)。研究表明，與HIV-1 TAT蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)相關(guān)的寡肽能夠通過共價(jià)鍵與PEI和PEG結(jié)合形成TAT-PEG-PEI結(jié)合物。有學(xué)者研究了結(jié)合DNA的PEI和TAT-PEG-PEI聚合物在體外(A549細(xì)胞)和小鼠氣管滴注給藥的轉(zhuǎn)染率。結(jié)果顯示，在A549細(xì)胞中使用TAT-PEG-PEI(0.2 ng/mg蛋白質(zhì))時(shí)熒光素酶的表達(dá)比使用PEI(2 ng/mg)時(shí)低，但在小鼠體內(nèi)采用TAT-PEG-PEI的轉(zhuǎn)染率明顯高于PEI[11]。此外，PEI與某些配基(如單糖)接合后能夠增強(qiáng)對(duì)特定細(xì)胞的靶向性。Kim等[9]研究發(fā)現(xiàn)，將含有葡萄糖基化的PEI，重組質(zhì)粒 pcDNA3.0-磷酸酶和除去張力蛋白的10號(hào)染色體(PTEN)的復(fù)合物通過鼻吸入方式為肺癌模型小鼠給藥，結(jié)果表明小鼠肺部的PTEN蛋白高度表達(dá)。

　　2.2多聚賴氨酸

　　多聚賴氨酸(PLL)及其衍生物是廣泛用于基因傳遞的陽離子多肽。為了獲得較高的轉(zhuǎn)染率，多聚賴氨酸及其衍生物常與氯喹、受體交聯(lián)劑一起使用，或者共價(jià)結(jié)合泊洛沙姆、PEG 和棕櫚酰等。而且，多聚賴氨酸能提高病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)染率。當(dāng)表皮生長(zhǎng)因子-多聚賴氨酸結(jié)合物和DNA的復(fù)合物與幾種不同的肺癌細(xì)胞株進(jìn)行孵育時(shí)，在含有內(nèi)體溶解試劑的情況下，基因表達(dá)水平提高。

　　2.3殼聚糖

　　與結(jié)構(gòu)復(fù)雜的合成非病毒基因傳遞載體(PEI，PLL)不同，殼聚糖是僅含有少量多聚陽離子的天然物質(zhì)。它通過幾丁質(zhì)在堿性條件下脫乙?；@得，具有無毒，生物相容性好，生物可降解等特點(diǎn)，并且能與DNA形成聚合電解質(zhì)絡(luò)合物[12]。因而，殼聚糖及其衍生物有望成為安全有效的陽離子基因載體。用殼聚糖制成的基因干粉劑是一種有效的肺部基因傳遞系統(tǒng)。N/P比值為5的殼聚糖-pDNA粉末能將巨細(xì)胞病毒啟動(dòng)子(pCMV-Luc)溶液中熒光素酶的活性提高27倍。 這些結(jié)果表明，加入殼聚糖能抑制pDNA的降解，提高藥物粉末產(chǎn)量[13]。盡管殼聚糖及其衍生物直接用于肺癌的基因治療實(shí)驗(yàn)不多，但在此領(lǐng)域有很多基礎(chǔ)性研究[13-16]。我們相信，采用天然殼聚糖對(duì)肺癌進(jìn)行基因治療是很有潛力的。

　　3陽離子脂質(zhì)體

　　脂質(zhì)體作為一種極具潛力的藥物載體受到廣泛關(guān)注。脂質(zhì)體易于制備，具有很高的生物相容性并能負(fù)載多種藥物，如DNA和診斷藥物等。但是，通常采用的陰離子脂質(zhì)體和中性脂質(zhì)體由于受DNA在其囊泡中包封率的影響，其轉(zhuǎn)染率不是很高。總的來說，這些脂質(zhì)體的轉(zhuǎn)染在體外有效，體內(nèi)轉(zhuǎn)染率卻很低。由于陽離子脂質(zhì)體粒子表面所帶的正電荷能與帶負(fù)電荷的細(xì)胞膜結(jié)合，因此在介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)染和傳遞方面引起關(guān)注。如果DNA-脂質(zhì)體復(fù)合物的組成可控，基于陽離子脂質(zhì)體的基因傳遞系統(tǒng)將會(huì)有效地用于基因傳遞。然而，有的學(xué)者認(rèn)為，脂質(zhì)體的粒徑并不是表面電荷決定脂質(zhì)復(fù)合物體外轉(zhuǎn)染率的主要因素，而通過控制脂質(zhì)復(fù)合物的理化性質(zhì)(DNA與脂質(zhì)體的比率)可以實(shí)現(xiàn)肺癌病灶特定部位的基因表達(dá)[17]。雖然在細(xì)胞培養(yǎng)中使用高劑量的陽離子脂質(zhì)體可能會(huì)有毒性，但在人體中使用脂質(zhì)體尚未見有毒性或炎癥反應(yīng)的報(bào)道[18]。Ramesh[19] 等闡述了一種改良的陽離子脂質(zhì)體DOTAP-Chol，它能夠有效地傳遞腫瘤抑制基因p53 和脆性組氨酸三聯(lián)體基因(fragile histidine triad，F(xiàn)HIT)，使它們集中在人原發(fā)肺癌和實(shí)驗(yàn)性轉(zhuǎn)移病灶中，在前者25%的腫瘤細(xì)胞以及后者10%的腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)基因表達(dá)。當(dāng)用DOTAP-Chol-p53 和 FHIT 復(fù)合物治療時(shí)發(fā)現(xiàn)原發(fā)性和繼發(fā)性肺癌的腫瘤生長(zhǎng)均被有效抑制。與單一療法相比，多聯(lián)療法中基因表達(dá)提高了2.5倍，療效明顯增加。輔助成分例如蛋白質(zhì)，或者某些氨基酸能夠提高基因效率并能促進(jìn)對(duì)肺部的靶向選擇性。當(dāng)前的陽離子脂質(zhì)體能通過靜注給藥，經(jīng)皮給藥，氣管內(nèi)給藥等獲得較高的轉(zhuǎn)染率并能明顯地濃集于肺部。而且，隨著新型陽離子脂質(zhì)的出現(xiàn)(如吡啶陽離子脂質(zhì))，陽離子脂質(zhì)體用于治療肺癌顯示出了很大的潛力。近年，脂質(zhì)納米粒也用于肺癌的基因治療，結(jié)合基因DOTAP-Chol的使用已有報(bào)道。Ramesh[20]指出，DOTAP-Chol納米粒能有效地將抑癌基因傳遞到原發(fā)性和轉(zhuǎn)移的肺部腫瘤細(xì)胞，他們?cè)u(píng)估了納米粒介導(dǎo)的人mda-7/IL-24基因在體內(nèi)上述兩種肺部腫瘤中的傳遞。證明DOTAP-Chol能有效地將mda-7/IL-24基因傳遞至病灶，最終導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)被抑制。雖然結(jié)合DNA的DOTAP-Chol納米粒復(fù)合物是全身治療的有效載體，但是，劑量依賴性炎癥應(yīng)答的引發(fā)導(dǎo)致其應(yīng)用受限。Began等[21]發(fā)現(xiàn)，DNA-脂質(zhì)納米粒全身給藥能在體內(nèi)外引發(fā)多種與炎癥有關(guān)的信號(hào)分子。使用對(duì)抗信號(hào)分子的小分子抑制物能夠產(chǎn)生抑制作用從而降低炎癥，但不影響所載基因的表達(dá)。

　　4展望

　　基因療法很有希望成為攻克肺癌的重要手段。近期的肺癌臨床前實(shí)驗(yàn)已取得了很有前景的結(jié)果，證實(shí)非病毒載體的轉(zhuǎn)染率在細(xì)胞水平上有了很大的提高。然而，須首先對(duì)基因傳遞系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化才能使非病毒基因最終安全有效地用于肺癌的治療。在肺癌治療的整個(gè)基因傳遞過程中包含很多步驟，應(yīng)該充分了解各種非病毒載體的理化性質(zhì)對(duì)每一步的影響。因此，對(duì)于非病毒載體介導(dǎo)的肺癌基因治療的安全性及表達(dá)機(jī)制的研究仍然是任重道遠(yuǎn)。

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