正文 第十三章 治療性siRNA的導入方法(一)(3 / 3)

研究發現Her 2 ScFv聯結的Chitosan納米微球既能與乳腺癌細胞表麵的Her 2受體結合以導入細胞,又能攜帶siRNA進入癌細胞,是一種具有雙向功能的RNAi載體。該載體不僅具有上述雙向功能,其運載siRNA的能力強(1:(KG-2)80),可同時攜帶多種siRNA分子進入靶細胞;Her2 ScFv基因修飾的小鼠型MoMLV病毒包膜,包裝表達shRNA的慢病毒載體核心,製成能靶向Her 2陽性乳腺癌細胞的嵌合型病毒RNAi載體。該載體可把抗腫瘤shRNA表達序列選擇性地整合到Her 2陽性的癌細胞基因組內,獲得長期穩定的抗腫瘤效應。

13.1.3生物載體

13.1.3.1逆轉錄病毒載體

逆轉錄病毒載體主要來源於莫洛尼鼠白血病病毒(MLV),其優點是穩定整合入宿主細胞能持久表達目的基因,感染細胞範圍廣,基因容量較大,機體對載體產生的免疫反應較低。缺點是載體的整合是隨機的,靶基因表達受插入位點兩側的宿主DNA序列影響,並可導致插入突變,而且MLV整合前複合體從胞漿遷移到胞核需依賴於有絲分裂過程中核膜的破裂,所以載體隻感染分裂細胞。重組逆轉錄病毒載體從表達單基因的L TR2based載體、基因盒式載體、表達雙基因的雙拷貝載體、ProCon載體和SIN載體發展到了可表達多基因的IRES載體、雙順反子基因載體等。

最早構建了能攜帶siRNA的逆轉錄病毒表達係統——pBabepuro的是Paddison和Hannon等。他們把U6啟動子的siRNA表達序列裝入莫洛尼白血病病毒改裝的逆轉錄病毒載體(moloney murine leukemia virus,MoMuLV)的LTR位點。在逆轉錄酶的作用下,將LTR逆轉錄為cDNA,然後整合到宿主細胞的基因內。因此,siRNA表達序列能整合到基因組內,使宿主細胞長期表達siRNA。

Hemann等使用逆轉錄病毒載體係統攜帶針對抑癌基因(WTBX)p53的siRNA轉染Eμmyc轉基因鼠的造血幹細胞,結果所生成的淋巴細胞(WTBX)p53基因表達障礙,誘導出不同類型的淋巴瘤。更有趣的是,根據所設計的(WTBX)p53siRNA的序列不同,對(WTBX)p53基因的沉默效果也有差異,結果所誘發的淋巴瘤的嚴重程度也不同。可見,通過設計不同的siRNA序列,可以控製目標基因的表達量。

在2002年,Brummelkamp等把H1啟動的siRNA表達序列導入自限性小鼠幹細胞病毒改裝的載體MSCV內,把針對突變型(WTBX)kras癌基因的siRNA導入小鼠體內,成功地沉默該基因的表達,而對僅僅相差一個堿基的正常(WTBX)kras基因的表達則沒有影響。此外,應用這種載體沉默突變型(WTBX)kras表達,在人類胰腺癌細胞CAPAN1中能抑製細胞增殖,達到抗腫瘤的目的。

雖然逆轉錄病毒載體係統能把siRNA導入細胞和動物體內,但該係統也有許多不足。逆轉錄病毒載體攜帶siRNA表達序列的主要缺點是該載體隻能轉導分裂增殖的細胞,而不能有效地轉導非分裂細胞,這使它的應用範圍大大縮小。而且,在把siRNA導入細胞後,常常可以觀察到轉錄失活現象,影響了siRNA的轉錄效果。在治療應用上,逆轉錄病毒載體有一個很嚴重的缺點,就是它有可能通過插入突變激活宿主細胞的癌基因,誘發腫瘤的發生。因此,逆轉錄病毒載體表達siRNA的臨床應用應該十分謹慎。逆轉錄病毒載體還有一個缺點是導入效率低,靶向性差,因此目前的研究主要是提高其對組織的靶向性。

13.1.3.2慢病毒載體

慢病毒的某些病毒蛋白(如整合素酶、基質及Vpr)能使病毒整合前複合體轉運入核內,病毒RNA在反轉錄過程中形成的獨特三鏈DNA區域也能促進核的轉運,而無需依賴細胞的有絲分裂。因此,慢病毒載體能用於感染不分裂細胞如神經細胞、造血細胞、肌纖維細胞等。慢病毒能穩定整合入宿主染色體,因此能持久穩定表達外源基因。慢病毒載體能把siRNA的表達序列整合到目標細胞的DN中,讓目標細胞以及其子細胞長期表達siRNA。理想的抗腫瘤RNAi最好能使腫瘤細胞永久表達siRNA分子,達到長期抑製癌基因表達的目的。這樣需要把表達shRNA的DNA片段整合到癌細胞基因組中,自身滅活的慢病毒載體是完成該任務的最佳選擇對象。

近年來,慢病毒載體介導的基因轉染已經成功地應用於多種類型的人類和哺乳動物細胞,包括原代細胞和組織。因為慢病毒載體有核定位信號,所以它可以轉導非分裂細胞,這是非常吸引人的優點。也正是由於這個優點,目前研究者已經把研究重點從構建逆轉錄病毒載體轉向構建慢病毒基因載體。慢病毒載體中研究得較多的是HIV病毒載體,Ⅰ型人免疫缺損病毒(HIV1)由於加入了HIV1中央聚嘌呤區(cppt)元件,提高了慢病毒載體整合前核轉位的效率。此外,在原載體的基礎上,加上土撥鼠肝炎病毒轉錄後調節元件(WPRE)也會增加轉錄後轉基因的表達。

在HIV病毒載體中,缺失病毒的結構蛋白基因((WTBX)gag、pol、env)用於插入外源基因,而病毒的結構蛋白由輔助病毒提供,並可將病毒的Env蛋白替換成VSV2G或MLV的Env蛋白,增加慢病毒感染宿主細胞範圍。另外為了進一步提高載體的安全性,還可將病毒的調控基因(WTBX)vif、vpr、vpu和nef去除掉。目前正在研究的還包括一些非靈長類的慢病毒,如馬的感染性貧血病病毒、牛免疫缺陷病毒、山羊的關節炎和腦炎病毒以及綿羊的脫髓鞘性腦白質炎病毒等。慢病毒用作基因治療載體有毒力恢複、垂直感染等安全問題,而安全性是基因治療載體的首要條件,因此慢病毒載體要應用於臨床還有待於更多的深入研究。

與逆轉錄病毒載體不同,慢病毒載體在轉基因鼠可以持續穩定的表達,這是由於其對抗轉基因失活的能力極強。因此,慢病毒載體在基因治療中應該有很廣的應用範圍。我們與合作者,MIT的Luk Van Parijs等已經研製了表達siRNA的慢病毒載體,成功地使目的基因沉默,包括CCR5化學因子受體基因和HIV1調節因子基因。研究表明,以HIV1為基礎構建的這類慢病毒載體具有可感染非分裂細胞、表達序列可以整合至靶細胞基因組長期表達、免疫反應小等優點,適於體內基因治療,因此有望成為最理想的siRNA表達序列的攜帶載體。

為了確保載體的安全性,HIV1複製所必需的(WTBX)gag/(WTBX)pol和(WTBX)rev基因由兩個不同的質粒DNA表達。去除自身滅活載體LTRs中的病毒增強子和啟動子,可以使慢病毒載體的安全性進一步提高。為了使其可以轉導更多的細胞類型,載體中可以加入不同的包膜和細胞表麵分子。其中,皰疹性口炎蛋白G(VSVG)有最廣泛的宿主群。將慢病毒載體直接注射到齧齒類動物體內,在多種器官可以有持久的轉基因表達,包括腦、肌肉、腎和視網膜。在多種動物模型,慢病毒載體能夠在沒有細胞因子的刺激下轉導造血幹細胞或造血祖細胞,使轉入的基因在造血細胞的多重分化譜係中更有效地表達。慢病毒也可以轉染巨噬細胞和樹突細胞。因此,利用慢病毒載體的構建基因敲低型的轉基因鼠要簡便有效得多。