癌症基因治疗传递系统现状

导读： 基因治疗是将外源性基因物质导入到靶细胞，而高效无毒的基因载体可以保证基因传递的效率。优良的基因传递系统要能包裹和保护核酸物质，避免内涵体降解，并能专一靶向肿瘤部位，因此开发高效安全的基因传递系统是癌症基因

    基因治疗是将外源性基因物质导入到靶细胞，而高效无毒的基因载体可以保证基因传递的效率。优良的基因传递系统要能包裹和保护核酸物质，避免内涵体降解，并能专一靶向肿瘤部位，因此开发高效安全的基因传递系统是癌症基因治疗中最具挑战性的课题之一。

    基因治疗载体分类
　　
    基因治疗载体分生物和非生物两种类型：生物载体即病毒，优点是病原性低，基因传递效率高，但难制备，有一定毒性，携带遗传物质的大小有限；非病毒载体（阳离子聚合物、阳离子多肽和阳离子脂质体）没有上述缺陷，但传递效率不如前者，有效性受大小、Zeta电位等物理化学性质影响。
　　
    病毒载体
　　
    逆转录病毒。逆转录病毒是具有DNA中间体的小RNA病毒。用逆转录病毒载体包裹同时表达IL-12和单纯疱疹病毒胸苷激酶（HSV-tk）基因的基因片断，比单纯IL-12基因治疗对肿瘤大小的抑制率高3～4倍。最近还开发出可复制的逆转录病毒，它能特异性地在靶肿瘤组织内复制，增强载体的非毒性转导能力。
　　
    腺病毒。腺病毒是双链DNA病毒，可感染分离和未分离的细胞。腺病毒的转染是暂时的，需重复使用。合用免疫抑制剂可增强腺病毒载体的转导能力，但有试验表明，高剂量腺病毒/抗体免疫复合物可诱导补体活化，导致全身致命性炎症。
　　
    单纯疱疹病毒。单纯疱疹病毒（HSV）通常感染人的眼、口腔和阴道黏膜。它用作载体能有效地传递基因到脑肿瘤。HSV载体可将GM-CSF和IL-12等细胞因子传递到皮下肿瘤动物模型，引发免疫反应并延长荷瘤小鼠生存时间。HSV的大线性双股基因组约150kb，容量居病毒载体之首，一个载体能同时传递多个基因。
　　
    腺相关病毒。腺相关病毒（AAV）是单链DNA病毒，能同时感染分离和未分离的细胞，其DNA能整合到宿主细胞基因组中。AAV载体毒性很小，但缺点是其备需要辅助病毒（腺病毒或HSV），后者会污染AAV载体。AAV载体的容量也很有限（<5kb），其转染能力不如腺病毒。
　　
    痘病毒。痘病毒（疫苗病毒）是双链DNA病毒，可感染分离和未分离细胞。它的基因组（186kb）也很大，可以承载25kb的转基因序列。单一痘病毒载体同时传递IL-2和IL-12并与肿瘤抗原合用，使荷瘤小鼠的抗肿瘤效果和存活率有显著提高。痘病毒载体使用时间长、毒性小、外源DNA装载量大，是极好的基因传递载体。

    非病毒载体
　　
    非病毒载体本身为阳离子，与负电DNA结合后净电荷仍为正，可有效地与带负电荷的细胞膜发生作用，通过内吞作用进入细胞。
　　
    阳离子聚合物。L-赖氨酸（PLL）是最早用于基因传递的阳离子聚合物之一，可生物降解。聚乙二醇（PEG）包裹PLL能增强转染能力和延长体内半衰期，也可
将PLL同时连接PEG和靶向基团。DNA的缩合和转染效率随PLL分子量增大而增强，同时毒性也增加。
　　
    聚乙烯亚胺（PEI）最近才用于基因传递，其有效性和细胞毒性受分子量、分支度、Zeta电位等因素影响。低分子量（10kDa）PEI比高分子量的基因传递效率
高，线性PEI（22kDa）比分支的（25和800kDa）更有效。PEI表面可引入靶向基团和/或PEG，后者可增强空间稳定性。其它阳离子聚合物，如壳聚糖和树枝体也可
用于基因治疗。
　　
    肽Cys-Lys10-Cys氧化缩聚形成的还原型聚合阳离子（RPC），对各种癌细胞的转染效率都比PLL高。聚合物基因治疗临床试验较少，但这一领域会很快发展。
　　
    阳离子多肽。阳离子多肽是可在酸性环境中发生构型改变的两亲性多肽，含正电氨基酸，可与DNA有效结合，目前主要是体外研究。α螺旋KALA多肽是最早成
功应用于体外培养细胞基因传递的阳离子多肽之一。多肽载体的有效性取决于结构中的疏水基团。小鼠静注给药后，多肽载体主要在肺部发生转染，转染效率比
脂质体和PEI载体低10～40倍。
　　
    脂质体。脂质体从1987年开始作为基因载体后，已成为研究最多的非病毒载体之一。近年来阳离子脂质乳剂也被作为一种可能的非病毒基因载体。脂质体/DN
A复合物常被称作脂复合物（lipoplex）。冷冻蚀刻电镜和X射线衍射试验表明DNA是夹在多个脂质体粒子中间的。粒径、Zeta电位、DNA/脂质体比例等因素都会影响复合物的形成、稳定性及转染效率。加入中性脂质（共脂质）能提高脂复合物的体内外转染能力。最常用的共脂质是胆固醇和二油酰基磷脂酰乙醇胺(DOPE)，前者在体内有效，后者可增强脂复合物的体外转染。脂质体/鱼精蛋白/DNA(LPD)的粒径比传统脂复合物小，LPD介导的基因传递效力高于传统脂质体。其粒径小
的特点能促进其被细胞内吞，延长循环半衰期。最近，科研人员将LPD用肝靶向配体无涎胎球蛋白包裹，明显增加了HepG2肝癌细胞对包裹DNA的摄取。