隨著社會科技的進步，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于基因的科技論文范文3000字，希望能夠對您有所幫助。

　　關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用

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

　　關鍵詞：肺癌;基因治療;非病毒載體

　　中圖分類號：R734.2文獻標識碼：A文章編號：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展，但近5年來癌癥的存活率只有14%，僅略高于20世紀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注。基因治療的關鍵技術是基因傳遞載體的選擇。基因傳遞載體可分為2類：病毒載體(逆轉錄病毒、腺病毒、腺相關病毒、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使基因表達過于短暫等。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)點有望成為體內基因治療的理想載體?；蜉d體技術的快速發(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。現(xiàn)對目前用于介導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)研究中最簡單的方法就是直接使用裸露的質粒DNA進行基因轉染。自從Wolff等最先證明骨骼肌可被DNA轉染以來，裸質粒DNA注射介導外源基因轉移和表達已被廣泛應用。質粒具有制備簡便、廉價且安全性較高等優(yōu)點，然而，質粒轉染率通常較低且基因表達短暫。實驗證明，采用快速注射和電穿孔技術對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直接使用裸DNA轉染的不足。

　　1.1快速注射技術

　　快速注射技術是近年在基因治療領域應用相對廣泛的一種無針注射技術。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質粒DNA，結果顯示，注射48 h后 LacZ 或GFP中度表達，72，96 h后上述高度表達。同時注射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和分泌細胞因子與LacZ。

　　1.2電穿孔技術

　　20世紀60年代提出的電穿孔術是一項通過控制電場強度使細胞通透性增加的技術，1988年首次用于將基因導入肺上皮細胞。為了提高非病毒載體在肺部基因轉染的水平，Dean等[3]將電穿孔術用于肺部，結果表明，電穿孔術能將裸DNA導入肺中，安全有效并為以后的肺靶向基因治療奠定了基礎。有報道，采用基因槍[4]或結合核酸酶抑制劑[5] 治療肺癌也能夠獲得較高的基因表達。

　　2陽離子聚合物

　　采用裸質粒DNA作為基因轉移載體的方法盡管簡便易行，但也有缺陷，例如穿透細胞能力弱，很難有效地轉入細胞核，能被質粒轉導的腫瘤細胞數(shù)量和比例小。因此，它極易被組織清除，難以全身轉運。為了提高基因轉染率，許多可用于體內實驗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)是首個用于組織培養(yǎng)和體內試驗的陽離子聚合物。PEI最顯著的特點是攜帶較高的正電荷密度。PEI的每3個原子中就有1個能質子化的氮原子，從而使PEI中的正電荷密度達到20~25 μeq/g [6]。Abdallah等指出，PEI的體內轉染率受到相對分子質量的影響，還發(fā)現(xiàn)，相對分子質量為25 000的PEI的轉染率比相對分子質量大的高。PEI在體內能有效地將DNA運送至腫瘤組織，盡管有報道，PEI能夠有效地通過靜脈注射[7]，瘤內注射[8]或者微泵給藥用于癌癥的體內治療，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，因為它能到達更大的表面積并且避免其它系統(tǒng)給藥方式的風險[9]。

　　有學者用含有鼠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移的小鼠，每周給藥2次，結果顯示，IL-12中的p35 和p40亞基在小鼠肺部高度表達而肝臟不表達。此氣霧劑單劑量給藥24 h后IL-12 的mRNA表達最高，持續(xù)監(jiān)測7 d該表達逐漸減弱。用氣霧劑治療6周后，血漿中未檢測到IL-12蛋白質，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胞核受體的特異蛋白質，因此，很多來源于病毒蛋白質的多肽用于增強質粒的轉運。同樣，為了提高基于PEI處方的轉染率和靶向效率，PEI也常連接特定的病毒蛋白質。研究表明，與HIV-1 TAT蛋白轉導區(qū)相關的寡肽能夠通過共價鍵與PEI和PEG結合形成TAT-PEG-PEI結合物。有學者研究了結合DNA的PEI和TAT-PEG-PEI聚合物在體外(A549細胞)和小鼠氣管滴注給藥的轉染率。結果顯示，在A549細胞中使用TAT-PEG-PEI(0.2 ng/mg蛋白質)時熒光素酶的表達比使用PEI(2 ng/mg)時低，但在小鼠體內采用TAT-PEG-PEI的轉染率明顯高于PEI[11]。此外，PEI與某些配基(如單糖)接合后能夠增強對特定細胞的靶向性。Kim等[9]研究發(fā)現(xiàn)，將含有葡萄糖基化的PEI，重組質粒 pcDNA3.0-磷酸酶和除去張力蛋白的10號染色體(PTEN)的復合物通過鼻吸入方式為肺癌模型小鼠給藥，結果表明小鼠肺部的PTEN蛋白高度表達。

　　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，或者共價結合泊洛沙姆、PEG 和棕櫚酰等。而且，多聚賴氨酸能提高病毒介導的基因轉染率。當表皮生長因子-多聚賴氨酸結合物和DNA的復合物與幾種不同的肺癌細胞株進行孵育時，在含有內體溶解試劑的情況下，基因表達水平提高。

　　2.3殼聚糖

　　與結構復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。它通過幾丁質在堿性條件下脫乙?；@得，具有無毒，生物相容性好，生物可降解等特點，并且能與DNA形成聚合電解質絡合物[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粉末能將巨細胞病毒啟動子(pCMV-Luc)溶液中熒光素酶的活性提高27倍。 這些結果表明，加入殼聚糖能抑制pDNA的降解，提高藥物粉末產量[13]。盡管殼聚糖及其衍生物直接用于肺癌的基因治療實驗不多，但在此領域有很多基礎性研究[13-16]。我們相信，采用天然殼聚糖對肺癌進行基因治療是很有潛力的。

　　3陽離子脂質體

　　脂質體作為一種極具潛力的藥物載體受到廣泛關注。脂質體易于制備，具有很高的生物相容性并能負載多種藥物，如DNA和診斷藥物等。但是，通常采用的陰離子脂質體和中性脂質體由于受DNA在其囊泡中包封率的影響，其轉染率不是很高?？偟膩碚f，這些脂質體的轉染在體外有效，體內轉染率卻很低。由于陽離子脂質體粒子表面所帶的正電荷能與帶負電荷的細胞膜結合，因此在介導基因轉染和傳遞方面引起關注。如果DNA-脂質體復合物的組成可控，基于陽離子脂質體的基因傳遞系統(tǒng)將會有效地用于基因傳遞。然而，有的學者認為，脂質體的粒徑并不是表面電荷決定脂質復合物體外轉染率的主要因素，而通過控制脂質復合物的理化性質(DNA與脂質體的比率)可以實現(xiàn)肺癌病灶特定部位的基因表達[17]。雖然在細胞培養(yǎng)中使用高劑量的陽離子脂質體可能會有毒性，但在人體中使用脂質體尚未見有毒性或炎癥反應的報道[18]。Ramesh[19] 等闡述了一種改良的陽離子脂質體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)肺癌和實驗性轉移病灶中，在前者25%的腫瘤細胞以及后者10%的腫瘤細胞中發(fā)現(xiàn)基因表達。當用DOTAP-Chol-p53 和 FHIT 復合物治療時發(fā)現(xiàn)原發(fā)性和繼發(fā)性肺癌的腫瘤生長均被有效抑制。與單一療法相比，多聯(lián)療法中基因表達提高了2.5倍，療效明顯增加。輔助成分例如蛋白質，或者某些氨基酸能夠提高基因效率并能促進對肺部的靶向選擇性。當前的陽離子脂質體能通過靜注給藥，經皮給藥，氣管內給藥等獲得較高的轉染率并能明顯地濃集于肺部。而且，隨著新型陽離子脂質的出現(xiàn)(如吡啶陽離子脂質)，陽離子脂質體用于治療肺癌顯示出了很大的潛力。近年，脂質納米粒也用于肺癌的基因治療，結合基因DOTAP-Chol的使用已有報道。Ramesh[20]指出，DOTAP-Chol納米粒能有效地將抑癌基因傳遞到原發(fā)性和轉移的肺部腫瘤細胞，他們評估了納米粒介導的人mda-7/IL-24基因在體內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，最終導致腫瘤生長被抑制。雖然結合DNA的DOTAP-Chol納米粒復合物是全身治療的有效載體，但是，劑量依賴性炎癥應答的引發(fā)導致其應用受限。Began等[21]發(fā)現(xiàn)，DNA-脂質納米粒全身給藥能在體內外引發(fā)多種與炎癥有關的信號分子。使用對抗信號分子的小分子抑制物能夠產生抑制作用從而降低炎癥，但不影響所載基因的表達。

　　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驗已取得了很有前景的結果，證實非病毒載體的轉染率在細胞水平上有了很大的提高。然而，須首先對基因傳遞系統(tǒng)進行不斷優(yōu)化才能使非病毒基因最終安全有效地用于肺癌的治療。在肺癌治療的整個基因傳遞過程中包含很多步驟，應該充分了解各種非病毒載體的理化性質對每一步的影響。因此，對于非病毒載體介導的肺癌基因治療的安全性及表達機制的研究仍然是任重道遠。

　　參考文獻

　　[1]Dincer S, Turk M, Piskin E. Intelligent polymers as nonviral vectors [J]. Gene Ther, 2005, 12(Suppl 1): 139-145.

　　[2]Walther W, Stein U, Fichtner I, et al. Nonviral in vivo gene delivery into tumors using a novel low volume jet-injection technology [J]. Gene Ther, 2001, 8(3): 173-180.

　　[3]Dean D A, Machado-Aranda D, Blair-Parks K, et al. Electroporation as a method for high-level nonviral gene transfer to the lung [J]. Gene Ther, 2003, 10(18): 1608-1615.

　　[4]Nishitani M, Sakai T, Kanayama H, et al. Cytokine gene therapy for cancer with naked DNA [J]. Mol Uro, 2000, 4(2): 47-50.

　　[5]Glasspool M J, Steenland P R, McDonald R J, et al. DNA transfection of macaque and murine respiratory tissue is greatly enhanced by use of a nuclease inhibitor [J]. J Gene Med, 2002, 4(3): 323-332.

　　[6]Michael N, Dagmar F, Thomas K. Recent advances in rational gene transfer vector design based on poly (ethylene imine) and its derivatives [J]. J Gene Med, 2005, 7(8): 992-1009.

　　[7]Kim E M, Jeong H J, Heo Y J, et al. Intratumoral injection of 188Re labeled cationic polyethylenimine conjugates: a preliminary report [J]. J Korean Med Sci, 2004,19(5): 647-651.

　　[8]Wolschek M F, Thallinger C, Kursa M, et al. Specific systemic nonviral gene delivery to human hepatocellular carcinoma xenografts in SCID mice [J]. Hepatology, 2002, 36(5):1106-1114.

　　[9]Kim H W, Park I K, Cho C S, et al. Aerosol delivery of glucosylated polyethylenimine / phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10 complex suppresses akt downstream pathways in the lung of K-ras null mice [J]. Cancer Res, 2004, 64(21):7971-7976.

　　[10] Jia S F, Worth L L, Densmore C L, et al. Aerosol gene therapy with PEI: IL-12 eradicates osteosarcoma lung metastases [J]. Clin Cancer Res, 2003, 9(9): 3462-3468.

　　[11] Kleemann E, Neu M, Jekel N, et al. Nano-carriers for DNA delivery to the lung based upon a TAT-derived peptide covalently coupled to PEG-PEI [J]. J Control Rel, 2005, 109(1-3): 299-316.

　　[12] Borchard G. Chitosans for gene delivery [J]. Adv Drug Deliv Rev, 2001,52(2): 145-150.

　　[13] Hirokazu O, Seiko N, Hiroaki T, et al. Pulmonary gene delivery by chitosan-pDNA complex powder prepared by a supercritical carbon dioxide process [J]. J Pharm Sci, 2003, 92(2): 371-380.

　　[14] Regnstrom K, Ragnarsson E G, Fryknas M, et al. Gene expression profiles in mouse lung tissue after administration of two cationic polymers used for nonviral gene delivery [J]. Pharm Res, 2006, 23(3): 475-482.

　　[15] Koping H M, Issa M M, Kohler T, et al. A miniaturized nebulization catheter for improved gene delivery to the mouse lung [J]. J Gene Med, 2005 ,7(9): 1215-1222.

　　[16] Koping H M, Tubulekas I, Guan H, et al. Chitosan as a nonviral gene delivery system. structure-property relationships and characteristics compared with polyethylenimine in vitro and after lung administration in vivo [J].Gene Ther, 2001, 8(14): 1108-1121.

　　[17] Li W H, Ishida T, Okada Y, et al. Increased gene expression by cationic liposomes (TFL-3) in lung metastases following intravenous injection [J]. Biol Pharm Bull, 2005, 28(4): 701-706.

　　[18] Templeton N S, Lasic D D. New directions in liposome gene delivery [J]. Mol Biotechnol, 1999, 11(2): 175-180.

　　[19] Ramesh R, Saeki T, Templeton N S, et al. Successful treatment of primary and disseminated human lung cancers by systemic delivery of tumor suppressor genes using an improved liposome vector [J]. Mol Ther, 2001, 3(3): 337-350.

　　[20] Ramesh R, Ito I, Saito Y, et al. Local and systemic inhibition of lung tumor growth after nanoparticle-mediated mda-7/IL-24 gene delivery [J]. DNA Cell Biol, 2004, 23(12): 850-857.

　　[21] Began G, Isao I, Cynthia D, et al. Nanoparticle based systemic gene therapy for lung cancer: molecular mechanisms and strategies to suppress nanoparticle-mediated inflammatory response [J]. Technol Cancer Res Treat, 2004, 3(6): 647-657.

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