激光在基因转染和基因治疗中的应用

激光在基因转染和基因治疗中的应用第一页，共十一页，2022年，8月28日2023/3/282光化学内化转染法光动力疗法（Photodynamictherapy,PDT）基本机制S1S*3S*S+1O2O2第二页，共十一页，2022年，8月28日2023/3/283光化学内化转染法也称为“光化学基因转染”(photochemicalgenetransfection,PCGT)。是新近发展起来的一种基因转染技术，它通过特定波长的光激活位于靶细胞内吞泡中的光敏剂，启动光化学反应，产生单态氧1O2和三态氧3O2等活性氧成分。单态氧是强有力的氧化剂，可氧化多种分子如不饱和脂肪酸、某些氨基酸、核酸碱基等，从而诱导多种细胞结构损伤。光化学内化转染（photochemicalinternalization）第三页，共十一页，2022年，8月28日2023/3/284光化学内化转染法光化学内化转染（photochemicalinternalization）单态氧寿命非常短暂（小于0.1ns），扩散范围极短，只有非常接近光敏剂所在的细胞器才能受到单态氧的作用。这样，通过光化学反应导致内吞泡膜损伤，释放泡内转染基因进入胞浆，从而顺利入核实现转染。第四页，共十一页，2022年，8月28日2023/3/285光化学内化转染法理论上适用于所有可以发生内吞作用的哺乳动物细胞光照剂量的依赖性转染效率与细胞类型有关使用的光敏剂通常应符合以下条件应主要分布于内吞泡应优先分布于内吞泡膜光敏剂在细胞内聚集程度小光化学内化转染法的特点

第五页，共十一页，2022年，8月28日2023/3/286光化学内化转染法转染效率较常规方法高依赖光照的局部活化特性保证转染位点的高度特异性特别适合于其他治疗方法联合使用与靶细胞表面特异分子表达无关，应用范围广肿瘤光敏剂在肿瘤附近组织的富集作用可用于肿瘤治疗光化学内化转染法的优点

第六页，共十一页，2022年，8月28日2023/3/287微粒靶向激光转染法基本机制光吸收性微粒被特异性地与细胞结合，并将要转染的分子（如质粒）放置于细胞溶液中。然后用激光照射细胞，即可使细胞膜的通透性发生改变，从而可以使原本无法通过细胞膜的生物大分子顺利通过细胞膜，完成转染的过程。第七页，共十一页，2022年，8月28日2023/3/288微粒靶向激光转染法最初的实验

2003年，Pitsillides等在研究中发现，使用不同光通量，不同波长的激光脉冲照射结合不同大小微粒粒子的细胞，可以得到非常不同的结果：某些实验中，细胞大量死亡，而另外一些实验中，细胞没有发生死亡，而是膜的通透性发生改变。第八页，共十一页，2022年，8月28日2023/3/289微粒靶向激光转染法相关研究McEwan&Kurita:微粒尺寸与细胞光学效应的关系Umebayashi:不同光功率密度、激光照射时间、微粒浓度及激光照射后培养时间对细胞膜通透性的影响张镇西：细胞膜的通透性与细胞种类、微粒尺寸、细胞与微粒的比例以及激光的能量、激光的脉宽都有关系。第九页，共十一页，2022年，8月28日2023/3/2810对两种方法的一点总结总结两种方法均可保证转染位点的特异性，这正是我们想要得到的结果。两种方法均易于在体操作。光化学内化法中，光敏剂的毒性是一个需要考虑到的问题。纳米微粒靶向细胞方法中，把激