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杜氏肌营养不良(DMD)是一种严重的X连锁隐性遗传的致死性疾病。其发病机制是由于DMD基因的突变导致dystrophin蛋白缺失或功能丧失所致。至今临床上尚无有效的方法治疗DMD,基因治疗的兴起,为从根本上彻底治疗该病带来了希望。采用载体携带的外源DMD基因,通过in vivo或ex vivo的途径进行基因转移是基因治疗DMD最常用的策略。病毒载体由于在转染中体现出来的优势,成为目前研究中被广泛采用的载体。然而,病毒载体存在的一些不可避免的缺陷(如容量有限、免疫原性、可能导致的插入性突变等)限制了其在DMD基因治疗中的进一步应用。
对于DMD这样的遗传性疾病而言,基因治疗的最终目标是要通过一次简单、可行、安全、有效的方法,能够使基因转移后的外源基因获得长期和稳定的表达。为了实现这一目标,我室长期以来一直致力于研究一种新型的非病毒基因治疗载体一人源基因载体。前期的研究已经表明,该载体能将外源基因定点整合到人纤维肉瘤细胞株(HTl080)基因组中的rDNA区,并能使外源基因有效表达。为了进一步应用人源基因载体进行DMD等遗传病的治疗,我室设计了一条“体细胞核转移”的策略。依照这一策略,我们需要从病人自身选择合适的靶细胞进行分离和培养,然后通过构建携带治疗基因的人源基因载体对培养的成体细胞进行基因转移,并通过筛选获得定点整合的细胞克隆用于进一步的实验。
本研究围绕着我室制定的这一策略以及前期工作遇到的一些问题展开。首先,从1例基因诊断明确的DMD患者的腓肠肌取材,分离和培养成肌细胞。通过连续传代的形态学观察、desmin免疫荧光染色、生长曲线绘制、低温冻存与复苏、不同代次核型分析以及体外致瘤性实验等初步研究了DMD病人成肌细胞的生物学特性。实验结果表明,我们成功地从病人肌组织中分离和培养出了成肌细胞,该细胞可成为利用人源基因载体进行“体细胞核转移”策略的合适的靶细胞。同时,我们对基因转移所需的相关载体进行了大量抽提,酶切鉴定后,利用这些载体转染了COS-7细胞,转染后可观察到minidystrophin-EGFP融合蛋白能准确定位到细胞膜处,可能具有正常的生物学功能。其次,为了尽可能地提高人源基因载体在成肌细胞的转染效率,我们以携带增强型绿色荧光蛋白基因的人源基因载体(pHrnG)为报告载体,采用了电穿孔、脂质体、FuGENE 6和细胞核转染 4 种转染方法对成肌细胞进行了转染。初步的结果表明,在 4 种方法中,细胞核转染和FuGENE 6的转染方式具有相对较高的转染效率,在优化和完善的基础上,可适用于对成肌细胞进行基因转移。上述的研究结果,为进一步利用人源基因载体进行“体细胞核转移”的自体化治疗打下了基础。