医学遗传学(第3版)课件 十八、Xu-16-06-24-治疗

第22章

遗传病的治疗TreatmentofHumanGeneticDisordersJune24,2016徐湘民南方医科大学医学遗传学教研室SouthernMedicalUniversity第一节遗传病治疗的原则一、遗传病治疗的目的

二、遗传病治疗的基本策略第二节干细胞治疗一、干细胞治疗的定义

二、诱导多能干细胞的技术原理第三节基因治疗一、基因治疗的定义二、基因治疗的技术原理

第22章

遗传病的治疗一、遗传病治疗的目的

遗传病治疗的基本方法

遗传病治疗的目的二、遗传病治疗的基本策略基因产物的替代治疗

基于基因转移的干细胞/基因治疗第一节遗传病治疗的原则一、遗传病治疗的目的

遗传病治疗的基本方法

遗传病治疗的目的二、遗传病治疗的基本策略基因产物的替代治疗

基于基因转移的体细胞基因治疗第一节遗传病治疗的原则手术治疗内科治疗

药物治疗

饮食疗法

干细胞治疗

基因治疗遗传病治疗的基本方法外科治疗:

手术矫正畸形、改善功能

内科治疗:

“补其所缺、去其所余、禁其所忌”

干细胞治疗:

替代、再生和修复缺陷组织细胞基因治疗:

修复缺陷基因或补充功能遗传病治疗的目的一、遗传病治疗的目的

遗传病治疗的基本方法

遗传病治疗的目的二、遗传病治疗的基本策略基因产物的替代治疗

基于基因转移的干细胞/基因治疗第一节遗传病治疗的原则一、遗传病治疗的目的

遗传病治疗的基本方法

遗传病治疗的目的二、遗传病治疗的基本策略基因产物的替代治疗

基于基因转移的干细胞/基因治疗第一节遗传病治疗的原则遗传病治疗的基本策略

针对体细胞突变基因的修复与替代

针对突变基因转录的基因表达调控针对基因表达的蛋白质功能的改善

在代谢水平上对代谢底物或产物的控制

在临床水平的内、外科治疗以及心理治疗等酶替代治疗

(enzyme-replacementtherapy,ERT)减少底物治疗

(Substrate-reductiontherapy,SRT)

其他治疗：

校正剂（Corrector）增强剂（Potentiator）稳定剂（Stabilizer）遗传代谢病：基因产物的替代治疗药物治疗的补偿和拯救机制正常代谢补偿机制拯救机制遗传病的药物治疗举例

疾病替代酶或靶点药物作用戈谢病Gaucher’sdiseasetypeI葡萄糖脑苷脂酶

Glucocerebrosidase降解葡糖苷酰鞘氨醇戈谢病Gaucher’sdiseasetypeI葡萄糖脑苷脂酶

Glucocerebrosidase降解底物法布雷病Fabry’sdisease半乳糖苷酶A-galactosidaseA降解酰基鞘鞍醇三己糖

粘多糖累积症Hunter’ssyndrome艾杜糖醛酸硫酸酯酶Iduronate-2-sulfatase去除硫酸化底物末端的硫酸尼曼-匹克病Niemann-Pickdisease酸性鞘磷脂酶Sphingomyelinase降解底物

庞贝病Pompe’sdisease酸性葡萄糖苷酶-glucosidase降解糖原克拉伯病Krabbe’sdisease半乳糖(基)神经酰胺酶Galactosylceramidase水解半乳糖神经酰胺糖苷键

目前对大多数遗传病尚缺乏根治手段，主要采取对症或替代治疗。产前诊断和选择性流产，或植入前遗传诊断/辅助生育技术是预防严重遗传病患儿出生的重要措施，故疾病的预防应放在首位!

同时，干细胞/基因治疗等创新技术的发展为遗传病的根治带来希望，在可预期的未来，部分遗传病可望得到临床治愈。遗传病防治的基本对策一、干细胞治疗的定义

干细胞治疗的概念

干细胞治疗的策略二、诱导多能干细胞技术干细胞重编程技术

iPS治疗的单基因遗传病

干细胞治疗的现状及限制第二节干细胞治疗一、干细胞治疗的定义

干细胞治疗的概念

干细胞治疗的策略二、诱导多能干细胞技术干细胞重编程技术

iPS治疗的单基因遗传病

干细胞治疗的现状及限制第二节干细胞治疗干细胞治疗的定义干细胞治疗是一项将健康的干细胞移植到患者体内，以期修复或替换受损细胞或组织，从而达到治疗目的治疗技术。胚胎干细胞治疗

(embryonicstemcelltherapy)诱导多能干细胞治疗

(inducedpluripotentstemcelltherapy)

成体干细胞治疗：

造血干细胞（hemopoieticstemcell,HSC）间充质干细胞（mesenchymastemcell,MSC）神经干细胞（neuralstemcell,NSC）干细胞治疗的策略一、干细胞治疗的定义

干细胞治疗的概念

干细胞治疗的策略二、诱导多能干细胞技术干细胞重编程技术

iPS治疗的单基因遗传病

干细胞治疗的现状及限制第二节干细胞治疗一、干细胞治疗的定义

干细胞治疗的概念

干细胞治疗的策略二、诱导多能干细胞技术干细胞重编程技术

iPS治疗的单基因遗传病

干细胞治疗的现状及限制第二节干细胞治疗干细胞重编程技术：诱导多能干细胞(inducedpluripotentstemcell,iPS)TakahashiK,YamanakaS.Cell.2006;126(4):663-76.体细胞多能干细胞ShinyaYamanaka(山中伸弥）鼠成纤维细胞病人皮肤活检病人个体特异性iPS细胞修复的iPS细胞健康iPS细胞受累的细胞类型疾病特异性药物基因靶向修复致病突变遗传上匹配的细胞移植治疗药物的筛选药物治疗体外分化体外分化遗传病遗传缺陷重编程靶细胞转移载体疾病相关细胞Huntington病HTT基因CAG重复成纤维细胞逆转录病毒神经元、星形胶质细胞家族性高胆固醇血症LDLR基因突变成纤维细胞慢病毒肝样细胞β-地中海贫血β-珠蛋白基因突变成纤维细胞羊水细胞慢病毒造血干细胞囊性纤维化CFTR基因突变成纤维细胞修饰RNA成熟气道上皮细胞DMDDystrophin基因缺失成纤维细胞逆转录病毒肌源细胞血友病AFactorⅧ缺陷尿液细胞非整合型附着体肝细胞干细胞治疗所针对的单基因疾病干细胞治疗的现状及限制iPS细胞治疗具有明显技术优势，目前已经有一组疾病的临床试验正在进行，其安全性和治疗效果有待进行观察评价。

造血干细胞移植治疗白血病、地中海贫血及自身免疫性疾病等已有成熟的临床经验，为成体干细胞的研究和应用奠定了坚实的基础。胚胎干细胞治疗存在潜在的致癌机制和伦理学挑战，成体干细胞在体外传代过程中存在不同程度的增殖能力下降和衰老现象。一、基因治疗的定义

体细胞基因治疗的概念

基因治疗的给药途径二、基因治疗的技术策略基因治疗的适应症

基因治疗的靶细胞和治疗基因

基因治疗关键技术

基因治疗现状和发展第三节基因治疗一、基因治疗的定义

体细胞基因治疗的概念

基因治疗的给药途径二、基因治疗的技术策略基因治疗的适应症

基因治疗的靶细胞和治疗基因

基因治疗关键技术

基因治疗现状和发展第三节基因治疗世界上第一例基因治疗ADA-SCID：1990年9月14日治疗基因病毒病毒将治疗基因送入人体靶细胞治疗基因插入经改造的工程病毒载体从病人靶组织中取出用于治疗的受体细胞病人来源的受体细胞经大量培养扩增，并与病毒载体混合转染治疗基因的受体细胞回输到病人体内，替代遗传缺陷基因的功能FirstGeneTherapyPatientsAttendTheImmuneDeficiencyFoundation(IDF)2013ConferenceR.MichaelBlaese,MDwithAshantiDeSilva(left)andCindyKisikattheIDF2013NationalConference,June29.Thesetwogirlswere4and10yearsoldrespectivelyin1990.基因治疗的定义基因治疗是一项通过将治疗基因转移到病人的体细胞内,以期纠正先天性缺陷基因或为细胞提供新功能而达到治疗目的治疗技术。基因治疗中引入遗传物质的要求治疗基因持续稳定的表达避免不利的免疫或组织反应不能产生其他继发性疾病发病机理及基因的结构和功能已了解清楚的疾病致病基因的基因编辑和表达调控操作已经成熟具有安全有效的转移载体和方法具有适宜的受体细胞(离体细胞)或/和动物模型

进行基因治疗须具备的条件EXVIVO和INVIVO二种不同的基因治疗途径

体外转移回输体内直接注射一、基因治疗的定义

体细胞基因治疗的概念

基因治疗的给药途径二、基因治疗的技术策略基因治疗的适应症

基因治疗的靶细胞和治疗基因

基因治疗关键技术

基因治疗现状和发展第三节基因治疗一、基因治疗的定义

体细胞基因治疗的概念

基因治疗的给药途径二、基因治疗的技术策略基因治疗的适应症

基因治疗的靶细胞和治疗基因

基因治疗关键技术

基因治疗现状和发展第三节基因治疗

疾病靶细胞治疗基因腺苷脱氨酶重症联合免疫缺陷症循环淋巴细胞，骨髓干细胞腺苷脱氨酶基因血友病B肝细胞，皮肤纤维母细胞IX因子基因β-地中海贫血造血干细胞β-珠蛋白基因假肥大型肌营养不良肌细胞肌萎缩蛋白基因肺癌肺癌细胞正常p53基因黑色素瘤黑素瘤细胞HLA-B7基因EBV淋巴瘤淋巴瘤细胞疱疹胸苷激酶基因肾上腺脑白质营养不良造血干细胞ABCD1基因家族性高胆固醇血症肝细胞LDL受体年龄相关性黄斑病变视网膜细胞补体因子H基因AIDSCD4+T4淋巴细胞反义核酸,CD4基因基因治疗的适应症及靶细胞和治疗基因靶细胞的选择原则位于发病器官部位易从体内取出受体细胞易在体外培养受体细胞易接受转染

皮肤成纤维细胞(skinfibroblast)

肌细胞(myocyte,musclecell)

肝细胞(hepatocyte,livercell)

淋巴细胞(lymphocyte)

内皮细胞(endothelialcell)

造血干细胞

(Hematopoieticstemcell)一些重要的用于基因治疗的靶细胞基因治疗的关键技术

基因转移技术

生物学方法

物理学方法

化学方法

基因编辑技术

CRISPR-CAS9(RNA-guided)

NgAgo-gDNA(DNA-guided)

TALEN系统

ZFN系统基因治疗的关键技术

基因转移技术

生物学方法

物理学方法

化学方法

基因编辑技术

CRISPR-CAS9(RNA-guided)

NgAgo-gDNA(DNA-guided)

TALEN系统

ZFN系统基因转移技术病毒载体介导的基因转移非病毒载体介导的基因转移磷酸钙共沉淀、脂质体转染微粒轰击、电穿孔转移裸DNA直接注射、显微注射DEAE葡聚糖法、纳米颗粒法物理学方法生物学方法化学方法基因转移技术基因转移技术病毒载体介导的基因转移非病毒载体介导的基因转移磷酸钙共沉淀、脂质体转染微粒轰击、电穿孔转移裸DNA直接注射、显微注射DEAE葡聚糖法、纳米颗粒法物理学方法生物学方法化学方法基因转移技术载体病毒宿主整合状态基因容量(Kb)免疫原性插入突变逆转录病毒(RNA)分裂细胞Yes4-8无有腺病毒(DNA)非分裂细胞Yes4-8有有腺相关病毒(DNA)广泛Yes<4无低慢病毒(RNA)广泛Yes4-6弱有单纯疱疹病毒(DNA)广泛、神经细胞No30-150无有五种代表性基因治疗病毒载体逆转录病毒载体治疗基因载体基因重组体包装细胞病毒复制基因转移整合表达治疗基因产物用逆转录转移治疗基因包装信号缺失病毒颗粒不含RNA含包装信号的载体与包装细胞互补病毒颗粒含RNA反义寡核苷酸与mRNA分子结合封闭其翻译蛋白的活性基因转录产生mRNA分子反义寡核苷酸mRNAdsRNA基因治疗的关键技术

基因转移技术

生物学方法

物理学方法

化学方法

基因编辑技术

CRISPR-CAS9(RNA-guided)

NgAgo-gDNA(DNA-guided)

锌指核酸酶(ZFN)系统

转录激活因子样效应因子核酸酶

(TALEN)系统基因治疗的关键技术

基因转移技术

生物学方法

物理学方法

化学方法

基因编辑技术

CRISPR-CAS9(RNA-guided)

NgAgo-gDNA(DNA-guided)

锌指核酸酶(ZFNs)系统

转录激活因子样效应因子核酸酶

(TALENs)系统规律成簇间隔短回文重复Cas9核酸内切酶编辑技术Clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats(CRISPR)/CRISPR-associated9(Cas9)CRISPR-associ