基因導入是指將已知基因轉移到真核生物中,并使其在基因組中穩定表達的技術。這是改變物種遺傳性狀的基本手段之一?;驅胪ǔO葘⒛繕思毎寺』?,然后使用顯微操作將特定基因注入受體生物的受精卵原核生物中,隨后將受精卵植入生殖管道,發育成的個體既能表達注入基因所決定的性狀,也能將該基因傳遞給后代。
應用實例
基因導入的成功案例包括“超級小鼠”的培育。這些小鼠生長迅速,74天時的體重幾乎達到同窩正常小鼠的兩倍。這項成就不僅為遺傳工程和研究遺傳性疾病(如巨人癥)提供了模型,還為促進經濟動物快速生長開辟了新路徑。
實現方法
物理方法
DNA直接注射法
這是一種簡單的基因導入方法,盡管注入量有限,接觸的腫瘤細胞數量也較少,因此腫瘤細胞轉化率較低。通常通過腫瘤局部多點注射給藥來提高轉化率。
顆粒轟擊技術
這種方法涉及將目的基因包裹在金屬顆粒中,然后利用高壓發射裝置加速金屬顆粒進入細胞,從而顯著提高腫瘤細胞的轉化率。
化學方法
脂質體載體
脂質體載體方法具有安全性高、操作簡便、毒性低、無免疫原性等特點,適合于注射方式進行器官特異性轉移,并具有一定的轉移效率。除了病毒載體轉移方法,脂質體載體也是體內基因轉移的有價值選擇。常用于體外轉化細胞,或通過瘤組織內注射進行體內轉化,并已有少量臨床應用報道。常用的脂質體產品為Lipofectin,它可以自發地與脫氧核糖核酸形成配位化合物,保護外源DNA免受核酸酶降解,具有制備簡單、安全無毒、無免疫原性、重復性、對基因片段大小無限制且轉染操作方便等優點。由于可以直接與細胞膜融合,能有效避免溶酶體破壞,因此轉染效率較高。然而,脂質體的靶向性有限。Nishikawa等人通過尾靜脈注射含有熒光素酶基因的質粒DNA-脂質體復合物,發現在肺、肝、脾等多個器官組織中有熒光素酶基因及其產物的持續表達,超過三個月。常規脂質體容易被網狀內皮系統(RES)細胞攝取,在巨噬細胞本身就是靶細胞的位置,RES的這種親和力是有益的。Hasegawa等人使用日本血凝病毒(hemagglutinating 病毒 of Japan,HVJ)脂質體作為載體,使用HSV-tk/Gcv系統治療肝癌,發現在體外試驗中,當Gcv濃度為100μg/mL時,幾乎所有腫瘤都被殺死,即使轉導率為20%,也有三分之一的腫瘤被消滅。重復使用效果更好,皮下注射未觀察到明顯炎癥反應。
受體介導法
這種方法利用肝細胞表面豐富的轉移因子和糖蛋白受體,人工合成多聚陽離子氨基酸,然后連接轉移因子(或糖蛋白)和目的基因,形成配位化合物,通過與肝細胞表面受體結合來實現目的基因的轉移。這種方法具有良好的靶向性,但由于受體介導的內吞小泡會被轉運至溶酶體,易被溶酶體降解,導致目的基因表達時間短,表達效率低??梢酝ㄟ^使用氯喹抑制溶酶體酶或腺病毒科與內吞小泡融合來破壞它們,釋放外源脫氧核糖核酸,從而提高轉化效率。
生物學方法
逆轉錄病毒(retrovirus,Rv)
逆轉錄病毒構建簡單,能夠容納的最大外源基因容量可達8kb,整合到宿主細胞基因組中而不產生病毒蛋白表達。但它只能感染分裂期細胞,體外制備滴度較低,且隨機整合可能導致“插入性突變”。
腺病毒(adenovirus,Adv)
腺病毒是近年來肝細胞肝癌基因治療中最常見的病毒載體之一。體外制備滴度較大,能夠容納的最大外源基因容量可達35kb,不會整合到宿主細胞基因組中,因此避免了插入突變的風險,能夠感染分裂細胞和非分裂細胞。但是,易引發宿主免疫反應,導致轉染效率下降,大劑量靜脈給藥可能會導致嚴重的肝臟炎癥反應,因此全身給藥受到限制。Nagao等人發現瘤內注射重組腺病毒科后,目的基因能夠有效表達,但表達時間短暫,重復注射后表達效率降低,并誘發體液和細胞免疫反應。
單純皰疹病毒
單純皰疹病毒(herpes simplex 病毒,HSV)對非分裂細胞具有天然親和力,能夠容納的最大外源基因容量可達30kb,體外制備滴度接近腺病毒。但在構建過程中難以去除與裂解細胞相關的基因,因此對細胞毒性較大。
腺相關病毒
腺相關病毒(adeno-associated virus,AAV)對人體無致病性,能夠感染非分裂S相細胞,還能將基因轉入非周期(noncyling)腫瘤細胞。AAV是一種缺陷前病毒,可用于攜帶外源性重組基因組,已應用于肝和肝癌細胞的治療基因轉移。
其他病毒
痘苗病毒(vaccinia 病毒)能夠在細胞內部獨立復制和轉錄,并能以強效方式表達多種腫瘤抗原。桿狀病毒(bacul virus)能夠感染肝細胞和肝腫瘤細胞,并能增強肝細胞腫瘤壞死因子α(TNFα)、白介素-1α(IL-1α)、白介素-1β(IL-1β)的表達。
參考資料 >
基因導入的方法.X技術.2024-10-24
第四篇基因導入.道客巴巴.2024-10-24
基因導入的生物學法.分析測試百科網.2024-10-24