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恶性脑瘤基因治疗详解

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恶性脑胶质瘤是成人中最常见的原发性恶性脑瘤,具有侵袭性,其血管丰富,可无限制增生,缺乏凋亡,所有这些异常生物学特性导致恶性脑胶质瘤难以治疗。在恶性脑胶质瘤的进展过程中,有的肿瘤抑制因子并未被激活,相当数

  恶性脑胶质瘤是成人中最常见的原发性恶性脑瘤,具有侵袭性,其血管丰富,可无限制增生,缺乏凋亡,所有这些异常生物学特性导致恶性脑胶质瘤难以治疗。在恶性脑胶质瘤的进展过程中,有的肿瘤抑制因子并未被激活,相当数量的生长因子和肿瘤基因却被过多表达,因此其基因治疗目标就是干预肿瘤基因或替代“功能基因的缺失”(肿瘤抑制因子)。

  酶前体药物治疗脑瘤

  酶前体药物治疗又被称作药物敏感基因(DSG)治疗或自杀基因治疗,系指自杀基因胞嘧啶脱氨基酶(前体药物5-氟尿嘧啶,5-FU)与单纯疱疹病毒胸腺嘧啶核苷激酶TK,即HSV-TK基因(前体药物更昔洛韦,GCV)联合应用,通过转染导入肿瘤细胞内,然后给予无毒的前体药物,在肿瘤局部酶解作用下使前体药物分解为细胞毒化疗药物,发挥其抗肿瘤作用。上述两种自杀基因的联合应用具有协同效应,可使荷瘤裸鼠肿瘤完全根除或保持长期休眠,但其治疗作用不能在荷瘤裸鼠模型上实现,说明该过程需要T细胞免疫反应,且伴有肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、IL-2、干扰素-γ(IFN-γ)和粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子(GM-GSF)等细胞因子的聚集和肿瘤细胞坏死。国外研究人员发现,只有在自杀基因治疗的同时给予免疫刺激,才能延长恶性脑胶质瘤小鼠的生存期,且CD4+细胞去除后这种联合效果消失;但去除CD8+和NK细胞并不受影响。酶前体药物治疗可避免全身应用常规化疗药物的毒副作用,并尽可能地使药物到达瘤体靶器官,显示出治疗的优越性,目前已在恶性脑胶质瘤的实验性治疗研究中获得广泛应用。

  免疫基因治疗脑瘤

  近年来,随着基因克隆技术的发展,分子生物学技术与免疗理论的结合形成免疫介导的基因治疗。增强抗肿瘤免疫的基因治疗包括将具有免疫刺激作用的细胞因子基因(如IL-2、IL-4、IL-6、IL-7、IFN、TNF-α、GM-CSF等)直接进行活体脑肿瘤内转移,或在体外导入TIL或LAK细胞,再回输给病人,通过抗肿瘤活性物质的表达增强其杀瘤作用。IL-2及IFN-γ可通过细胞介导的抗肿瘤免疫抑制颅内及皮下肿瘤的生长,表现在肿瘤内单核细胞/巨噬细胞、CD4+和CD8+T淋巴细胞弥漫性浸润,OX42+小胶质细胞活化。此外,将IL-4及GM-CSF导入体外培养获得的胶质瘤细胞,可使体外培养的瘤细胞经100GY射线照射后在一段时间内产生相应的细胞因子。体外与动物体内实验均证实了肿瘤疫苗对脑肿瘤治疗的有效性。直接激活T细胞免疫反应对基因治疗脑肿瘤具有非常重要的作用,因为脑肿瘤细胞抗原提呈能力较弱,且其表达的肿瘤生长因子-β(TGF-β)可使瘤细胞逃避免疫监视。转染同系的主要组织相容抗原复合物(MHC)Ⅱ型基因可直接将肿瘤内在编码的多肽抗原呈现给CD4+T辅助细胞,由此可加速激活肿瘤特异的CD8+T细胞毒反应。提高肿瘤细胞的抗原呈现活性可增进瘤细胞免疫反应,从而导致肿瘤细胞死亡。瘤细胞与具有同种异基因的激活B细胞融合形成杂交瘤细胞是完成免疫基因治疗的有效手段。产生的杂交瘤细胞除可表达黏附和免疫共刺激分子外,在动物模型中还可通过MHCⅠ类分子将肿瘤抗原提供给T细胞,并通过同种异基因的MHCⅡ类分子有效激活T辅助细胞。首例杂交瘤细胞接种实验已在肾细胞癌和黑色素瘤患者中获得成功,对脑肿瘤患者的研究亦取得进展。

  肿瘤抑癌基因治疗脑瘤

  抑癌基因P53、PTEN、P21和P16等均参与调节细胞周程,并诱发肿瘤细胞凋亡。动物实验研究已初步证实,恶性脑胶质瘤细胞体外转染抑癌基因P53、PTEN、P21和P16,可诱导肿瘤细胞凋亡,转染该类基因的恶性脑胶质瘤细胞在裸鼠皮下的致癌性显著下降。虽然在患者体内可检测到抗腺病毒抗体,但它不能消除P53蛋白的生物学活性。该治疗是研究人员在院外患者体内进行的,仅检测到非常小的毒性。

  抗血管生成治疗脑瘤

  血管生成是肿瘤生长和转移的必要条件,抑制肿瘤血管生成对肿瘤治疗来说可能是一种非常有效的策略。胶质瘤恶性程度越高,肿瘤内微血管的增生亦越明显。血管内皮细胞生长因子(VEGF)、血小板源性生长因子受体(PDGFR)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)等可溶性血管形成因子在恶性脑胶质瘤中可自分泌性刺激内皮细胞的增殖并形成新生血管,下调这些基因的表达无疑会抑制肿瘤的生长。恶性脑胶质瘤是富含血管的实体瘤,亦是较适于进行抗血管生成治疗的肿瘤之一。针对恶性脑胶质瘤细胞高表达VEGF的特点,应用VEGF165反义RNA治疗人恶性脑胶质瘤的实验研究已获得初步成功,转染反义RNA的SHG44胶质瘤细胞在裸鼠皮下的致癌性显著下降,血管生成能力亦明显减弱。此外,克隆内源性人抗血管生成基因an鄄giostatinK(1-3)和endostatin进行该类基因的原核表达,可获得具有抗血管生成活性的表达蛋白,且表达量较高。应用真核表达载体介导的该类基因进行的恶性脑胶质瘤系列实验性治疗研究,亦获得较为理想的结果。相信在不久的将来,该类抗血管生成药物有望在临床得以应用。

  反义基因治疗脑瘤

  反义基因治疗即基因导入与靶向治疗。依据碱基互补原理,应用可与靶基因或其mRNA互补的核酸,通过空间阻遏作用或诱导RNase-H的活性或与靶DNA双股螺旋形成三聚体,可在基因复制、转录、剪接、mRNA转运与翻译水平上抑制蛋白合成的特性,抑制癌基因的表达,抑制生长因子的分泌或封闭其受体,以阻断癌细胞内的异常信号传导与自分泌和旁分泌环路,从而导致癌细胞凋亡。

  脑瘤增加放疗或化疗的敏感性

  现行研究发现,恶性脑胶质瘤患者中的细胞循环调节因子waf/CIP1经常过度表达,导致其对化疗药物耐受。阻断waf/CIP1表达可启动细胞死亡,并增强对1,3-双氯乙基亚硝基脲所诱导的细胞凋亡的敏感性。体外试验也已证实,Bax基因转染的瘤体细胞明显对放疗敏感。

  联合基因治疗脑瘤

  多途径结合的基因治疗是当今基因研究的趋势之一,RNA干扰技术是一种重要技术。RNA干扰技术与传统的类似技术相比具有更多的优点,因而很快在肿瘤研究和基因治疗中得以广泛应用。

  与其他肿瘤一样,恶性脑胶质瘤是多基因相互作用和网络调控的结果,传统技术诱发单一的基因阻断不可能完全抑制或逆转肿瘤的生长,而RNAi技术可利用同一基因家族的多个基因具有一段同源性很高的保守序列的特性,设计针对该区段序列的dsRNA分子,仅导入一种dsRNA即可产生多基因同时剔除的效果,亦可构建含有多种dsRNA表达质粒而将多个序列不相关的基因同时剔除。体外试验已证实,针对表皮生长因子受体(EGFR)的RNA干扰可显著抑制恶性脑胶质瘤EGFR的表达,阻止细胞生长,最终导致细胞死亡并抑制肿瘤浸润,为人类治疗恶性脑胶质瘤提供了一条新途径。

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