临床心血管系统疾病的基因诊断及治疗

心血管系疾病的基因治疗

心血管系疾病的基因治疗、

以正常或野生型的基因，置换、修正、修饰．或失活致病基因的基因治疗策略和方法的出现，首先应用于遗传疾病、肿瘤及病毒感染疾病的治疗；但随着基因治疗技术的不断发展和成熟，基因治疗所适用的范围也在不断扩大。心血管系疾病的基因治疗研究不断得到发展，包括心血管系的遗传性疾病，动脉粥样硬化性心脏病、血栓和再狭窄等，另外，将外源基因导入，心血管系统，也可对凝血因子现缺乏的血友病等全身疾病进行基因治疗。

第一节心血管病基因治疗概述

与其它系统疾病的基因治疗一样，心血管系统疾病基因治疗的条件也要求目的基因、靶细胞以及基因转移方法三个条件。但根据心血管系统疾病的特点，其基因治疗的具体技术又有其自身的特点。

一、策略

基因治疗有四大策略，基因置换、‘基因修正、基因修饰和基因失活。在心血管系疾病的基因治疗中，与整个基因治疗技术的

水平相一致

疗。因此，

，目前还难以进行基因置换和基因修正策略的基因

治

目前采用的是基因修饰和基因失括两种策略。将溶解血栓、抗血小板凝集、抗血管平滑肌细胞增生因子的编码基因，以逆转录病毒载体一包装细胞系基因转移系

统等方法导入心血管系统，表达产物发挥基因治疗作用表达功能受到抑制甚至被封闭。之目的。

。或利用反义技术，某些因子的以达到心血管系统疾病基因治疗

二．、目的基因选择

到目前为止，至少已将六种目的基因导入到心血管系统进行了研究。包括低密度脂蛋白受体（LDL一R）、第八凝血因子（factor呱），组织型纤溶酶原激活剂（r一PA)，各半乳糖昔酶（p一gal)，腺营脱氨酶（ADA）及荧虫素酶（luciferase）等的编码基因。如表13-1所示。

应用上述目的基因的转移，可以治疗多种心血管疾病，包括家族性高胆固醇血症（FH)，冠状动脉硬化，经皮腔内冠状动脉成形术后的再狭窄（RS,restenosis)，心肌梗塞以及血友病等全身性疾病。

表13一1导人心血管系统外源基因的种类

基因种类作者

三、靶细胞的选择

靶细胞的选择是基因治疗研究中的一个重要条件。选择基因治疗的靶细胞，要考虑到疾病的病因和部位，取出和移植及体外培养的难易程度，对逆转录病毒载体感染的敏感性等因素。心血管细胞，如血管的内皮细胞，血管平滑肌细胞，甚至是心肌细胞都是心血管系统疾病基因治疗的理想靶细胞；除此之外，心血管系统以外的细胞，如肝细胞、皮肤成纤维细胞以及外周血淋巴细胞等都是靶细胞的候选类型。有关血管内皮细胞、心肌细胞及血管平滑肌细胞的详细内容，请见第五章基因治疗的靶细胞中的有关部分。

四、基因转移方法

‘基因治疗中的基因转移方法，包括物理法，如微注射法和电穿孔法，化学法如脂质体法和DNA一磷酸钙共沉淀法，病毒载体法，如腺病毒载体，逆转录病毒载体法等。这些基因转移技术，几乎全部可以用于心血管系统疾病的基因治疗研究中。作为心血管系统基因转移的方法，必须符合以下条件。第一，转移的效率必须很高；第二，目的基因与宿主细胞的染色体基因进行整合，或作为染色体以外的遗传物质，但目的基因必须能够进行稳定的复制；第三，目的基因在靶组织中的表达水平适当并能进行调节；第四，基因转移的操作过程必须安全可靠，并与宿主无何副作用。有关基因转移技术的具体内容见本书第六章及第七章。一般说来，物理化学等基因转移技术的效率很低，而且多数情况下是目的基因的短期、低水平表达，很难得到高效稳定的表达。逆转录病毒载体一包装细胞系基因转移系统，也是心血管系统疾病基因治疗中常用而且有效的基因转移技术。尽管从理论上讲逆转录病毒载体的应用对基因治疗还有几种可能性的危害，但随着病毒载体的分子生物学研究进展，已构建出高效，安全性有保障的一系列逆转录病毒载体，以保证逆转录病毒载体一包装细胞系基因转移系统在基因治疗操作中的有效性和安全性。

除了上述将目的基因以各种基因转移方法转导血管内皮细胞、血管平滑肌细胞及心肌细胞的间接基因治疗方法以外，还可将目的基因直接导入在体的靶细胞，以进行心血管疾

病的直接基因治疗。间接基因转移技术，体外培养血管内皮细胞，’以目的基因进行转导，之后再移植入体内，这一过程可能需要几个星期的时间，影响了临床的实际应用。如果在体内，特别是进行心导管技术检查治疗时，可以直接将外源基因导入血管的内皮细胞。

Nabel等·（1990）将带有件gal基因的逆转录病毒载体直接感染猪的骼股动脉片段，并能表达出件gal达5个月之久，并且发现血管内膜、血管中层及外膜都能被逆转录病毒载体所感染。免疫组织化学研究表明，血管内皮细胞及血管平滑肌细胞都能表达件gal。直接基因转移，除应用逆转录病毒载体以外，以脂质体（lipo-、mes）介导的

基因转移方法同样也可以将目的基因导入血管细胞中。后一种方法相对逆转录病毒载体系统来说，具有安全性高及容易操作等一些优点。

应用逆转录病毒载体一包装细胞基因转移方法直接将目的基因导入血管内皮细胞等，其中一个最大的担心就是携带外源基因的逆转录病毒载体对无关靶细胞的感染以及这种感染的扩散。通过对猪骼股动脉逆转录病毒载体感染的实险来说，经过对肝脏、肺及肾和脾等器官长达5个月的监测，都没有检测到辅助病毒、逆转录酶的活性，件半乳糖昔酶的活性的存在。说明以逆转录病毒载体以及脂质体介导的基因转移方法，对于心血管疾病的直接基因治疗是安全和切实可行的。

直接或间接技术进行基因治疗人体应用以前，还有一些问题必须得到解决。外源基因的表达水平必须达到一定的高度，并且可以进行，基因表达水平必须是稳定的和长期的。基因转移的安全性必须得到保证。

五、转导内皮细胞的移植

体外培养血管内皮细胞，以各种技术导入外源基因，得到目的基因的表达以后，应将转导的内皮细胞导入人体、以便转导的血管内皮细胞能够在体内发挥基因治疗作用。

1．血管内皮剥脱处移植

血管内皮细胞的移植部位选定以后，可将待移植部位的血管内皮细胞剥脱，再将转导的内皮细胞移植到该部位，待转导的血管内皮细胞存活且表达外源基因以后，才

能发挥菇因治疗作用；

2．移植血管段端处移值

冠状动脉搭桥术，心脏及外周血管缺口修补术不可避免地产生无血管内皮细胞覆盖的内皮缺损处，心导管技术的操作也时常造成血管内皮的损伤，这些都是引起局部血栓形成，刺激血管平滑肌增生，引起血管狭窄或再狭窄的重要原因。如果以转导的血管内皮细胞移植到该部位，就可避免裸露的血管中层细胞直接与血流接触；而且，。转导细胞本身分泌的抗凝、抗增生及扩张血管等物质，也有利于防止狭窄或再狭窄的发生，以提高血管的开放本。

3．血管内支架的孤盖

血管内支架（stents）常用于冠状动脉粥样硬化性心脏病的治疗，但由于血管内支架放置过程中造成的血管内皮损伤，血管内支架作为一种异物，其本身也能诱发局部血栓形成和内膜平滑肌绷胞的增生，常常引起再狭窄。如果将体外培养的血管内皮细胞以外源基因进行转导，再覆盖在血管内支架表面或血管内皮破损处，可能有助于这些问题的解决。