癌症基因疗法亮点频现 用好基因修复坏基因

2011-2-16 12:44 来源: 中国医药报
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  当前,探索各种有效而实用的抗癌方法已成为研究人员和临床医生研究的重点,同时也成为患者关注的焦点。毫无疑问,2010年的癌症治疗在基因疗法方面出现了一些亮点,如果假以时日,基因疗法将成为癌症治疗的实用技术。

  核糖核酸干扰显神威

  癌症的基因疗法有很多,其中有一种更显示了独特的魅力,这就是核糖核酸(RNA)干扰。

  生命的核心物质包括核糖核酸和脱氧核糖核酸(DNA),它们的本质都是为生命信息编码和复制基因。癌细胞疯狂生长和侵蚀机体便需要基因的快速编码和复制。但是,如果能干扰癌细胞的基因编码和复制,就能抗御癌细胞的疯狂生长和蔓延。研究人员发现,干扰癌细胞的基因可以采用RNA干扰的方法。这一创意来自2006年的诺贝尔生理学或医学奖。

  基因编码生成蛋白质和复制细胞的过程涉及DNA和RNA。首先是DNA发出合成蛋白质的指令到细胞质的蛋白质合成部位,这些合成指令是由信使RNA(mRNA)来传递的。早在1998年,美国的安德鲁·法尔和克雷格·梅洛就发现了一种可以降解某一特定基因的mRNA。如果这种mRNA分子被降解而消失,相应的基因(DNA分子)便会“沉默”,它所编码的蛋白质也不会合成。也就是说,RNA可以干扰DNA的指令。

  RNA干扰的最大实用之处在于,可以通过对基因信息的干扰来阻止病毒、细菌和癌细胞的复制,从根本上治愈疾病。而拥有干扰功能的RNA是一种小RNA,也称为小分子干扰核糖核酸(siRNA),这一干扰机制也称为核糖核酸干扰(RNAi)或核糖核酸沉默(RNAs)。

  现在,美国加州理工学院等机构的研究人员合成了一种直径仅为70纳米的微小载体,它们可以携带特定RNA进入血液,随着血液流动到达发生癌变的部位,然后进入癌细胞释放出RNA,后者可以对癌细胞产生RNA干扰,从而干扰癌细胞的复制,治疗癌症。由于运载RNA的载体物质十分微小,可随着尿液排出体外,而且不会引起免疫系统的排异反应,因而这一疗法有很高的安全性。

  黑色素瘤是人们常患的一种恶性皮肤癌,癌细胞的迅速繁衍与RRM2基因有关。如果能关闭RRM2基因,就有可能治愈黑色素瘤。于是,研究人员用两个多聚体和一个蛋白制造了一种颗粒,这种颗粒包含有小RNA片段,即siRNA。由于肿瘤血管的通透性大,这种纳米微粒可通过肿瘤血管进入肿瘤组织并于癌细胞结合。一旦进入细胞,纳米微粒就分解,从中释放出siRNA,而微粒的其他碎片则很小,可随尿排出体外。

  研究人员对15位患者进行了Ⅰ期临床试验,结果发现,至少有一名患者的RRM2蛋白表达水平和治疗前相比降低。尽管这次试验的样本有限,但研究人员认为已经有直接证据表明,可以用RNA干扰来关闭癌细胞以及人体内其他有害基因的表达,从而治疗癌症和其他疾病。这不仅是治疗癌症的希望,也是治疗所有与基因有关疾病的方向,因为所有基因都可以成为靶点。

  用好基因修复坏基因

  癌症基因疗法的一个传统思路是,用好(健康)基因修复坏(缺损)基因,以阻止癌细胞的生长。但是,这需要首先把好基因克隆出来,并通过无害的病毒作为载体导入到患者的癌细胞中,以修复缺损基因。

  研究人员针对着色性干皮病(XP)进行的动物基因疗法实验取得了成功。着色性干皮病是一种少见的常染色体隐性遗传的皮肤色素萎缩性疾病,该病早期皮肤上有红斑、色素斑点及脱屑;中期表现为类似慢性射线皮炎,出现皮肤萎缩斑块、毛细血管扩张,有些部位的棘细胞层肥厚及角化过度,表皮细胞杂乱;晚期发生癌变,包括基底或鳞状细胞癌、纤维肉瘤或恶性黑色素瘤。

  美国得克萨斯大学西南医疗中心的艾洛尔·弗里德伯格等人发现,Xpa基因发生突变的小鼠会患上XP,并且在照射紫外光后3周内会出现皮肤的癌变损伤。弗里德伯格用一种安全的病毒作为载体,把正常的Xpa基因注射给患有XP的小鼠并观察其变化,结果发现,在正常基因注入患癌小鼠后,小鼠的癌变现象消失了。

  而且,在病损小鼠注入正常基因后,他们还将这些小鼠在紫外光下放置数小时到数天。结果发现,5个月后,这些实验小鼠只是留下了晒斑,而且围绕注射位点的皮肤细胞几乎与正常小鼠的相同,表明DNA修复机制被注射进的正常Xpa基因所恢复。这意味着,基因疗法不仅能够治疗,而且还能预防着色性干皮病。

  XP在人类主要是儿童易患病。当机体暴露在紫外光下时,分裂期的细胞中的DNA会被损伤。而正常情况下,机体能召集一组蛋白进行损伤修复工作。但是,在患XP的儿童中,由紫外光造成的DNA损伤却因为修复蛋白基因的突变而无法修复。随着细胞的不断分裂,这种DNA损伤会积累成巨大的突变,当这些突变发生在抑癌基因中时,细胞就会异常发育并引发癌症。

  根据这次小鼠实验,研究人员认为可以用此治疗人的着色性干皮病,下一步将进行人体临床试验。

  促使癌细胞死亡

  癌症基因疗法的另一个思路和技术是,通过阻断某种促癌基因或诱发某种抑癌基因来促使癌细胞老化和死亡,从而治疗癌症。如今,研究人员在实验中已经通过阻断某种基因治好了前列腺癌。

  美国哈佛大学医学院的皮耶尔·保罗·潘多尔菲等人发现,通过阻断一种名为Skp2的基因,能够使前列腺癌细胞老化并死亡。阻断癌细胞中的Skp2基因能够触发“衰老进程”,迫使癌细胞像体细胞暴露在阳光下那样“干死”,无法无限分裂,也无法在人体内转移。

  潘多尔菲等研究人员以两组老鼠为对象进行实验,这些老鼠在基因经过改造后会患上前列腺癌。其中一组老鼠的Skp2基因遭阻断,6个月后,这组老鼠没有长出肿瘤;而Skp2基因未遭阻断的另一组老鼠却长出了肿瘤。研究人员再从没有长肿瘤的老鼠身上提取淋巴腺和前列腺组织,发现其中许多癌细胞开始老化,细胞分裂速度变慢。这说明Skp2基因促发了癌细胞的老化和死亡。更为重要的是,Skp2基因的作用是只促使癌细胞衰老和死亡,而对正常细胞不起作用。

  抑制癌细胞修复

  癌症基因疗法的另一种有效方式是,基因疗法与其他抗癌方式结合起来,例如与放射疗法相结合,使两种方式发挥合力作用,从而提高癌细胞对放射疗法的敏感性,使疗效大大提高。

  英国牛津大学的麦肯纳等人最近进行了一项有意义的基因疗法加放射疗法的试验,获得了意想不到的效果。他们发现,通过放射疗法杀死癌细胞是当前治疗癌症的重要手段之一,但是,很多癌症患者通过放射治疗使肿瘤缩小或消失后一段时间,肿瘤又恢复并长大了。原因何在?原来,这与细胞修复基因有关,因为癌细胞有许多强大的修复基因。

  麦肯纳等人筛查了与细胞DNA修复有关的200个基因,发现有一些基因,如BRCA2基因、Lig4基因和XRCC5基因如果缺失,会使生物对放射性比较敏感,说明这些基因对细胞有修复作用。但是,研究人员发现了另一个更有效的基因——POLQ基因,如果这一基因被敲除,将导致包括喉癌和胰腺癌在内的许多癌细胞对放射疗法更为敏感,放疗效果更好。实验显示,抑制该基因发挥作用,可以使大量癌细胞在放疗过程中死亡。

  POLQ基因可能是修复正常细胞的关键基因?抑制POLQ基因会不会对正常细胞造成影响呢?研究人员发现,POLQ基因在正常细胞中并不活跃,这说明它并非是正常细胞修复的关键基因。抑制POLQ基因并不会让正常细胞对放射疗法的敏感性增加,也就是说不会伤害正常细胞。因此,抑制POLQ基因是提高特异性肿瘤放疗效果的一种好方法。

  尽管上述种种癌症的基因疗法都处于动物实验和人体临床试验阶段,但可以相信,通过一段时间的研究,基因疗法必将成为治疗癌症的一种有效新方式。

  结语:

  2011年的大幕已经开启,可以说,2010年度生命科学研究和医药产业的收获颇丰。然而,诸如2010年上半年H1N1流感的大爆发、下半年“超级耐药菌”的肆虐以及癌症、心脑血管疾病的严峻威胁等一系列与人类健康息息相关的问题,都是对生命科学、医药研究等提出的一次次挑战。我们也希望,在新的一年,这些相关研究都能获得更大的突破。