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基因治疗研究进展与前景:肢体和心肌缺血的治疗性血管生成
来源:中国癌症网     点击数:     更新时间:2007-4-20 23:32:34  
摘要:经过大量的临床前研究和临床试验,血管生成基因治疗已经成为治疗冠心病和外周血管病很有潜力的疗法。病毒和非病毒载体技术以及基于细胞的基因转移技术的发展将不断提高基因转移和表达的效率。和通常的使用编码血管生长因子基因的策略不同,利用诸如缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)等能够调节多个促血管生成基因表达的转录因子基因是一个更加巧妙的办法。血管形成的生物学机理需要进一步阐明,以便理解为什么基因治疗对某些动脉粥样硬化和相关病理改变(如能抑制血管生长的血管内皮机能障碍)的病人无效。I期临床试验的结果证实,基因治疗是安全的,能为病人所耐受。然而,II期临床早期试验的结果表明,对冠心病和外周血管病基因治疗的疗效是有限的。基因治疗的有效性尚需大样本,随机化,有安慰剂对照的II、III期临床试验来证实。 译自--Gene Therapy (2003) 10, 285–291: Gene therapy progre and pro ects: therapeutic angiogenesis for limb and myocardial ischemia. TA Khan, et al.

关键词:血管生成;基因转移;缺血性心脏病;冠心病;外周血管病;血管内皮生长因子;成纤维细胞生长因子

进展:

●腺病毒载体和质粒DNA技术的改进提高了基因对心肌和骨骼肌的转染和表达效率。

●更新的基因转染技术,包括AAV载体和脂质体复合物,已在临床前的试验中有效地促进心肌和骨骼肌的血管生成。

●动物实验表明,转录调节因子HIF-1α的血管生成作用是明确的。

●临床前研究显示,血管内皮机能障碍等病理改变会阻碍新血管的生成。

●I、II期临床试验结果证明,基因治疗是安全的,并初步显示对冠心病和外周血管病的疗效。

● 临床试验中,微创心导管技术已有效地用于基因药物的递送。

前景:

●病毒载体的进一步改进将提高其转染效率,同时降低由于炎症和免疫反应而带来的毒副作用。

●非病毒载体技术的进步将提高基因转染效率,同时可避免病毒载体所带来的安全性问题。

●基因转移与细胞治疗的结合需进一步的研究,以达到组织器官特异性表达,多基因表达以及基因程序化表达。

●用能调节多个血管生成基因表达的转录因子进行基因治疗可能更好。

●目前对影响血管形成的病理改变分子机理的研究将为如何提高基因治疗的疗效寻找有效的途径。

●基因药物递送方法和治疗时程将成为生血管基因治疗策略中的关键因素。

● 生血管基因治疗对肢体和心脏缺血性疾病是否有效将取决于II、III期临床试验的结果。

血管生成基因治疗大有希望

肢体和心脏缺血性疾病的基因治疗前景看好。经过十几年的基础研究和近年来的临床试验,基因治疗业已成为治疗缺血性心血管病的有力手段。本文综述了血管生成基因治疗的研究进展,尤其是近几年的最新进展以及将来可能的发展方向。

血管形成是一个极其复杂的过程,很可能需要多个细胞因子的协同参与,才能长出新的血管。血管形成(Vasculogenesis),毛细血管再生(angiogenesis),动脉血管形成(arteriogenesis)是三个促进新血管生长的生理过程。血管形成见于胚胎发育中,由多能干细胞发育成新的血管。越来越多的证据表明,血管形成也可发生于成人体内,例如,内皮祖细胞从骨髓迁出,参与血管的修复生长。毛细血管再生是指毛细血管从膨大的小静脉侧长出来,首先小静脉管壁冒出小芽,然后被周围的内皮细胞分开(套叠),或被横跨的内皮细胞桥分隔(搭桥),最后形成毛细血管。此过程包括:血管舒张,渗漏性增加,蛋白溢出血管,形成胞外基质,内皮细胞增殖、迁移,最后形成血管。局部组织环境则诱导内皮细胞的分化。伤口愈合,梗死心肌周边毛细血管增生都属于毛细血管再生。动脉血管形成是指被膜发育完全的动脉血管形成过程,并最终成为真正的侧支动脉。平滑肌细胞可由多种细胞分化而来,如内皮细胞,骨髓前祖细胞等。动脉血管形成要求平滑肌细胞生长、增殖、迁移、分化,最终成为有收缩能力的细胞。此过程见于动脉粥样硬化病人,血管堵塞后,在血管造影中,可看见侧支血管的形成。

在患有冠心病(CAD)、外周血管病(PVD)的病人中,进行性的动脉堵塞经常导致侧支血管的形成,以供应缺血区血液。然而,这一天然的代偿性过程并不足以改善组织缺血状况,以致于仍需手术来再造血管。代偿性血管生成不足部分原因可能是天然的生血管因子产量太少。治疗性血管生成则是指引入外源的生血管因子(重组蛋白或基因),促进血管的形成,以改善缺血组织的血液供应。治疗性血管生成研究已进入临床前和临床试验阶段。基因治疗的优势在于:治疗基因的持续表达,局部起作用,细胞特异性,有可能一针见效。不足之处是:基因表达效率低,机体对外来物质(如病毒等)的免疫灭活,诱发炎症反应,基因可能导入其它类型细胞,基因表达缺乏调控等。蛋白治疗的优势有:药代动力学过程明确,给药剂量可控,不用病毒等免疫原性物质。不足:蛋白因子半衰期短,需反复给药,但可通过缓释技术来克服,且反复给药也不会引起炎症和免疫反应。

给药方式的选择也是很重要的。血管内给药可能引起非特异的全身性不良反应,而心肌内直接注射则可将基因表达局限在治疗部位,提高局部生长因子浓度,从而达到生血管的作用。另外,由于血管形成过程的复杂性,特别是在进行性动脉粥样硬化病人并伴有相应病理改变的情况下,单因子基因治疗可能难以达到理想的疗效。多基因治疗可能效果更好,不仅能增强生血管作用,显著改善心肌血流灌注和心脏功能,还能提高整个临床治疗的效果。

病毒和非病毒载体已研究得较清楚

在目前的血管生成基因治疗的临床试验中,腺病毒和质粒是两个用得最多的载体,原因可能是便于生产,转染效率较高,可在非增殖细胞中表达等。第一代E1区缺失的腺病毒载体的使用由于对血管内皮有损伤,以及炎症反应而受到限制。进一步将腺病毒基因组中的不必要片段删除掉,以降低其毒副作用,减少在心血管病基因治疗中的炎症反应,并提高基因的表达量,延长表达时间。E1区和E4区同时缺失的第二代腺病毒载体就具有这样的特性,同时不影响内皮依赖的血管舒张功能。然而,由于第二代腺病毒载体仍然保留了低水平的晚期基因表达,尽管已经很轻微,但还是有炎症反应,从而导致基因表达的时间有限(<28天=。将腺病毒的所有基因全缺失掉,就能彻底消除晚期基因的表达以及与之有关的炎症反应。这样即使病人血液中存在抗腺病毒的中和性抗体,也不会影响基因的表达。通过辅助病毒提供病毒复制和包装所需的蛋白,就可生产出这种基因全缺失的腺病毒载体。基因全缺失的腺病毒载体,又叫无内脏或辅助病毒依赖的腺病毒载体,研究证明,在免疫机能健全的小鼠和预先用这种血清型的腺病毒免疫过的小鼠身上肌肉注射给药,治疗基因EPO均能长时间地有效表达。这一结果对于基因治疗的临床应用意义重大,因为有相当一部分病人在治疗前已经存在腺病毒的抗体。另外,腺相关病毒(AAV)对于血管生成

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