知识总结：基因工程技术在免疫学中的应用

PAGE6基因工程技术在免疫学中的应用基因工程技术已越来越广泛渗透到包括免疫学在内的生命科学的各个领域，无论在应用基础还是在开发研究方面都取得了惊人的进展，大量的基因工程疫苗、基因工程抗体、基因工程细胞因子和基因工程化细胞治疗技术等，已成功地应用于临床。1基因工程疫苗疫苗是免疫防治的重要手段，牛痘疫苗开创了实验免疫学，并且最终在全球彻底消灭了天花病，这也是有史以来人类根除的唯一一种疾病。传统上较多地使用活的减毒疫苗，效果虽好，但却缺乏安全性，无法保证不突变成强毒株。有些病毒如乙型肝炎病毒等目前尚不能在体外培养，血源疫苗又有传染疾病的潜在危险性。而基因工程疫苗将使疫苗更安全、更可靠。随着对病毒基因结构的了解，一些重要的病毒如乙肝病毒、脊髓灰质炎病毒，疮疥病毒和流感病毒的蛋白质和多肽都已能利用基因工程进行表达，制备基因工程疫苗，有些已进行大范围推广，如乙肝疫苗。利用基因工程制备的霍乱疫苗、疟原虫、兽用大肠杆菌疫苗也已投入使用。人们还利用转基因植物研制基因工程疫苗，其方法是将编码某种病原体中特异性的免疫原基因克隆入Ti质粒，然后用这种重组质粒转化脓杆菌，再感染植物细胞，将免疫原基因整合到植物细胞的染色体上，诱导分化为植株，成为表达特定免疫原的品系，制备疫苗。其优点是易于生产，安全方便，成本低。已经利用马铃薯、烟草、香蕉等研制出了霍乱、大肠杆菌、乙肝等疫苗。虽然此方法目前尚处于实验室研究阶段，存在着有效含量偏低、不易纯化等问题。但前景十分诱人，相信不久的将来，通过食用香蕉等水果就可以达到防病、治病的目的。2基因工程抗体单克隆抗体自1975年问世以来，大大促进了免疫学的发展，成为免疫学技术的一次革命。但由于用于临床的均为鼠源性单克隆抗体，易引起超敏反应，而人-人杂交瘤技术尚无重大突破，严重限制了单克隆抗体的临床应用。自80年代起开始了基因工程抗体的研究工作。基因工程抗体的制备过程是：利用l人血白细胞，而采用基因工程技术一个中型实验室每天便可生产2g。3．3肿瘤坏死因子TFN是一种可直接造成肿瘤细胞死亡的因子。TFN-α已经用于治疗肿瘤和病毒感染。局部应用如瘤内注射较好，全身应用效果较差。3．4红细胞生成素EPO可促进红细胞的生成，用于各种原因引起的红细胞减少症。国内已有近10家进行生产。4基因免疫利用基因重组技术将目的基因直接免疫机体，以表达相应的基因产物从而诱导机体产生特异性应答的新技术。它可以在体内持续地合成某种免疫原或因子，特别适应于某些免疫原性差的病原体或疾病的免疫，如AIDS、肿瘤，也适用于某些基因缺陷的病人。4．1基因疫苗核酸疫苗将某些病原体的具特异性免疫原性的基因片段经重组后接种于机体。1992年Shiu-lo首先利用猴免疫缺陷病毒构建了重组痘苗载体，用皮肤划痕法接种于恒河猴，7天后便测到了相应的抗体，一年后仍可以测到抗体的存在，基因疫苗免疫获得成功。其后，其他学者进行了多种目的基因的免疫实验，如牛疱疹病毒Ⅰ型糖蛋白基因、流感病毒血凝集素基因、狂犬病毒G蛋白基因、乙肝病毒包膜抗原基因、HIV-gp120等，取得了成功。4．2基因工程化的细胞治疗此治疗方法是将基因重组后在体外向靶细胞内转移，确定目的基因已表达后再转回体内，使目的基因得到持续表达，机体获得持久性免疫。4．2．1基因治疗将基因缺陷患者的细胞取出，体外培养，将重组的正常基因转入培养细胞后，再输回患者体内。如1990年对一位因缺乏腺苷脱氨酶基因，而身患先天性免疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。4．2．2基因导向将肿瘤特异性抗原的单克隆抗体的Ig基因片断，与从患者体内取出的具杀肿瘤活性的T细胞的抗原受体基因重组，然后回输入患者体内。重组后的T细胞不仅具有杀肿瘤活性，而且还持续表达对肿瘤特异性抗原的单克隆抗体，将重组后的T细胞导入肿瘤部位。4．2．3细胞内免疫将AIDS病毒的反义核酸或突变体无致病性导入CD8T细胞输回患者体内，在体内持续表达反义核酸或突变病毒蛋白，以干扰致病性AIDS病毒的复制和增殖。4．2．4基因工程化细胞因子将细胞因子的基因或某些抑制病毒结合或繁殖的蛋白基因导入患者T细胞内，再输回患者体内，使其获得持续性表达。5转基因动物在器官移植中的应用利用基因工程技术制造表达人源蛋白的转基因动物，使之克服异种器官移植中的超急性排斥反应。随着器官移植技术的完善，同种移植成功率越来越高，肾脏移植的5年存活率达95％，心脏移植达70％。但移植供体器官出现严重不足。肾脏官移植成为人们关注的热点，异种移植遇到的最大难题就是超急性排斥反应。其主要原因是人体内存在针对异种动物组织成分的天然抗体，其靶分子是α-半乳糖苷。人天然抗体通过与异种动物供体器官血管内皮细胞表面的靶分子结合，继而激活补体系统，导致补体依赖的细胞毒作用，产生超急性反应。针对这一问题，人们重点在下述几个方面利用基因工程技术改造异种动物：5．1利用基因工程技术产生α-半乳糖基转移酶缺陷的转基因动物人体内的天然抗体是通过与异种器官内皮细胞表面的α-半乳糖苷结合而激活补体系统的，因而，转基因动物若缺少α-半乳糖基转移酶，便不会产生α-半乳糖苷，人体内的天然抗体也就不能激活补体系统。利用同源重组技术、基因打靶或基因敲除技术去掉供体动物的α-半乳糖苷转移酶基因，或利用反义核酸技术抑制该基因的表达，产生α-半乳糖苷缺陷的转基因动物。5．2培育表达人源补体调节蛋白的转基因动物导致急性排斥反应的补体系统的激活受补体激活调节蛋白控制。而异种器官的补体激活调节蛋白对人的补体系统缺乏阻遏作用，若将人的补体激活调节蛋白的基因导入供体动物体内，使这些调节蛋白在供体器官内皮细胞上表达，则可能使其免于遭受受体的攻击。目前