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基础生物技术第1页/共75页 第一节医学应用(application in medicine)第2页/共75页 学习目标本章将会学习到： 1. 生物技术在人类健康问题典型应用 2. 生物技术在人类健康问题主要应用第3页/共75页 基因治疗基因治疗(gene therapy)指的是正常基因替代缺陷基因以矫正遗传疾病的分子生物科技, 其程序与基因剔除(gene knockout)技术相反,包括: 1)替代治疗(replacement therapy): 需要添加完整的基因于病人基因组中以补足缺陷基因 2)标的基因修复(targeted gene repair): 不干扰DNA上的基因调节, 修复后细胞能回复原来的功能第4页/共75页 基因治疗的类型基因治疗分成两种: 1)体细胞基因治疗(somatic cell gene therapy): 此种操作仅限于体细胞, 不能遗传给后代 2)生殖细胞基因治疗(germline gene therapy): 针对生殖细胞和性细胞(精子和卵子)操作,可遗传于后代第5页/共75页 基因治疗的方法矫正生物缺陷基因有两种方法: 1. 离体基因导入后进入体内(ex vivo)： -离体基因导入后进入体内的策略是将病人的细胞于实验室操作后，将改善之细胞殖回病人体内 第6页/共75页 基因治疗的方法2. 活体内(in vivo) ： -活体内基因治疗是利用基因传递系统(例如：载体或脂质体liposomes)将矫正基因直接殖入体内第7页/共75页 基因治疗工具基因治疗工具是基于传输系统与序列运送 1)病毒传递系统： -此系统包含四种类型，分别为逆转录病毒(retroviruses) 、腺病毒(adenoviruses)、腺结合病毒(adeno-associated viruses)和慢病毒(lentiviruses)等 2)标的基因修补工具： -包括三股型寡核苷酸(triplex-forming oligonucleotides) 、同型组合(homologous recombination)和目标病毒基因(viral gene targeting)第8页/共75页 基因治疗工具目前用于基因疗法的方法为藉由病毒载体送入，其优点在于转殖效率佳，表现可能较好，而缺点却在于其潜在性的危险非病毒载体方法就恰好相反，虽然其安全性较高，比较没有副作用，但其转殖效率及表现基因方面可能都有很大的限制第9页/共75页 病毒传递系统第10页/共75页 三股型寡核苷酸(triplex-forming oligonucleotides)TFO三股型寡核苷酸是由单股DNA分子与其所能辨识的完全或几乎完全相同的双股DNA结合，并进一步形成三股结构此技术有两种方法： 1)具有缺陷基因的矫正序列之寡核苷酸结合双股DNA片段，因此取代缺陷基因 2)将寡核苷酸单独使用，于三股型寡核苷酸形成后会破坏突变基因的活性第11页/共75页 三股型寡核苷酸(triplex-forming oligonucleotides)TFO第12页/共75页 三股型寡核苷酸(triplex-forming oligonucleotides)TFO第13页/共75页 同型组合(homologous recombination)同型组合也称为「小片段同型更换」(small fragment homologous) ，利用染色体间DNA小片段的交换发展细胞之能力，以正确核苷酸序列取代具有缺陷基因此片段与错误位置之基因序列互补，完成后会形成合成寡聚合物，因而启动细胞DNA的修补机制第14页/共75页 第15页/共75页 目标病毒基因(viral gene targeting)部分正常基因被插入于单股DNA病毒并转型入宿主基因组中，于插入基因组后，宿主细胞会利用出入基因修补基因组中错误的部份第16页/共75页 第17页/共75页 基因治疗的状况基因治疗最早的案例发生于法国，其为应用基因治疗于腺苷酸去胺酶(adenosine deaminase; ADA)缺乏症的病人，此种疾病为基因缺陷影响所编码之酵素，造成自体性退化型严重免疫不全(SCID) ，严重者会造成死亡基因治疗方式为将病人的T细胞次族群分离并与携带ADA基因载体混合，经病毒感染后，于实验室中培养T细胞，确定目标基因具活性在注入病人体内第18页/共75页 基因治疗的状况目前已应用于基因治疗的疾病包括囊性纤维化、Duchene肌肉萎缩症(遗传性疾病)及家族性高胆固醇症基因治疗在单一基因疾病较适用，但大部分的疾病并非单一基因所造成基因治疗离成功还很遥远，目前基因治疗上无法适用于生命中不能复制细胞(如神经细胞)基因治疗的费用而贵，谁该进行?该不该进行?第19