肺癌的基因治疗

第三十一章　肺癌的基因治疗

基因治疗是指将外源基因或核酸导入人体防治疾病的一种新技术和新的治疗方法。确切地说，它指的是遗传信息相关的特异性DNA序列的转移。基因治疗最初是以治疗单基因遗传病为主，而现已广泛应用于恶性肿瘤的治疗研究。肿瘤基因治疗的原理是将目的基因用基因转移技术导入靶细胞，使其表达此基因而获得特定的功能，继而执行或介导对肿瘤的杀伤和抑制作用。近年来，肺癌的基因治疗取得了长足的进步，有的研究已进入临床试验阶段。

基因治疗应有两个基本目的:①恢复异常表达或缺失的体细胞基因的功能。其包含的内容较广泛，如恢复肿瘤局部的抗肿瘤免疫功能，阻止异常表达的癌基因，恢复肿瘤抑制基因功能，恢复细胞周期调节基因和恢复机体对肿瘤转移的抑制等。②引入有治疗价值的其他来源的基因。包括引入前药转换基因，敲除或转移多药耐药基因等。

目前所采用的载体主要分为两大类，即转染性和转导性载体。转染性载体是利用化学或物理方法增加细胞膜的通透性而将DNA转染入细胞内，这种方法包括脂质体和基因枪等。转导性载体则是利用病毒对细胞的天然亲和力把遗传物质引入宿主细胞。

一、基因转移载体

成功地将目的基因转入靶器官并获得有效的表达是基因治疗的基础。目前，用于基因转移的载体种类较多，用于肺癌基因治疗的主要载体可分为病毒载体和非病毒载体两类，各有优缺点。

(一)病毒载体

目前腺病毒(adenoviruses，Ad)是肺癌基因治疗中应用最广泛的载体系统。其优点是:①具有亲肺的特性，可以转化细胞周期各个阶段的细胞，因此在肺内转化的效率较高;②病毒DNA不与宿主细胞DNA整合，因而较为安全。但其不足之处是不能获得稳定而持久的表达，可引发宿主针对性的炎性反应，影响稳定的治疗效果。

(二)非病毒载体

常用的非病毒载体有脂质体和分子结合物载体。脂质体是人工的脂质双层体，可通过膜融合作用或细胞吞噬作用将DNA转导入细胞内。其作用机制是DNA和脂质混合物与靶细胞的胞膜相互作用而容许目的DNA进入细胞内。为获得更直接有效的内源性细胞转运途径，研究了一种受体介导的入胞途径即分子结合物载体。它由附着于聚赖氨酸的质粒DNA，和一个可为此混合物锚定特殊的细胞受体的分子组成。也有人将腺病毒载体与聚赖氨酸制成分子结合物载体，以提高转移基因的效率。

二、基因转移途径

与其他实体肿瘤一样，肺癌基因治疗中最常用和最直接的基因转移途径就是目的基因及载体的瘤内注射，在一些已完成或正在进行的临床试验中采取的也是这种方法。一些具有控制肿瘤转移或对肿瘤具有免疫治疗作用的基因，也可通过肌肉或静脉内注射的途径。由于肺有气道直接与外界相通，有些学者采用雾化吸入的方法向肺组织转移目的基因，取得良好的效果。还有些学者将分泌型基因用Ad右侧胸膜腔内给药，发现目的基因可达双侧肺实质。但是恶性胸水中的可溶性因子可能会抑制腺病毒载体的转移。

三、常用基因治疗方法

(一)免疫基因治疗

将免疫调节基因或抗原基因导入肿瘤细胞或效应细胞，随后将表达目的基因的细胞输入患者体内，提高人体免疫系统对肿瘤细胞的识别、抑制或杀伤能力，抑制肿瘤生长。抗癌免疫增强细胞因子或MHC基因导入肿瘤组织，以增强肿瘤微环境中的抗癌免疫。

(二)基因修饰TIL的过继免疫疗法

将细胞因子导入TIL细胞中，活化后的TIL具有显著抗自身肿瘤的作用，回输体内后有聚集于肿瘤部位的倾向，携带的抗癌免疫增强性细胞因子基因在肿瘤局部表达量增加，同时还避免全身大剂量使用IL-2、TNF-α等细胞因子所引起的严重毒副反应。目前，已将TNF-α基因导入TIL，并在癌症患者中进行临床试验。

(三)免疫增强基因疗法

是将MHCⅠ类抗原基因经体内导入肿瘤细胞内，增加其免疫原性，有效地激活机体抗癌免疫反应，降低肿瘤细胞的致瘤性。

(四)原位修饰肿瘤免疫原性的基因疗法

直接在体内原位修饰肿瘤免疫原性，诱导肿瘤特异性细胞毒反应，同时肿瘤组织的CTL可产生一种“旁观者效应”(bystander effect)，即CTL不仅可以杀伤转导基因阳性肿瘤细胞，还可以杀伤转导基因阴性肿瘤细胞，使受基因治疗的瘤灶消退时，其他未治疗的瘤灶也会消退。免疫基因治疗是很有前途的一种治疗途径。因为它可以用体外方式，从而避免目前缺乏体内有效导入系统的局限性;同时，由于它可调动机体的免疫反应，因此具有“旁观者效应”。建立瘤苗库和利用原递呈细胞系统等也是有希望的治疗途径。

(五)阻断癌基因疗法

将反义癌基因导入癌细胞中、癌基因缺失突变、引入非等位基因rev等方法阻断癌基因功能。反义癌基因实际上是人工合成的与癌基因mRNA互补的寡核苷酸，即反义寡核苷酸(ODNs)。反义核酸在转录和翻译水平阻断某些异常的基因的表达，以阻断癌细胞内的异常信号传导，使癌细胞进入正常分化轨道或引起细胞凋亡。用基因替代等方法恢复和增强肿瘤抑制基因的功能，如将克隆的抑癌基因Rb、p53、p16等导入肿瘤细胞，可以逆转其恶性行为，诱导细胞“凋亡”。这类研究已从实验研究过渡到临床试验阶段，其中p53是肺癌中发生突变最多的基因，尤其是NSCLC患者，50%～70%存在该基因的突变。因此，引入野生型p53基因是目前最常用的治疗策略，目前已进入临床试验阶段，部分临床试验结果显示了其潜力。

(六)自杀基因疗法

一些来自病毒或细菌的基因具有某些特殊的功能，其表达产物可将原先对哺乳动物经细胞增毒或极低毒性的药物转换成毒性产物，导致这些细胞死亡。将这类基因转入靶细胞，使之对某些药物具有特别的功能，可以利用这些药物使靶细胞“自杀”。常见的“自杀基因”包括胸苷激酶基因(tk基因)和胞嘧啶脱氨酶基因(CD基因)等。将这些基因导入某一细胞，通过基因重组织这些基本获得内源性表达，生长特定的酶类。这些酶可以使无毒或低毒性前药转换成毒性产物，阻断核代谢途径，使表达这些基因的细胞对某些传染物具有特别的敏感性，最终导致这些细胞死亡。

(七)基因修饰配合大剂量化疗

癌症患者的癌细胞中存在着能耐受多种化疗药物的高活性多药耐药(MDR1)基因，这些患者往往抵抗多种化疗药的治疗。用反义RNA或DNA灭活MDR1基因是提高该类患者化疗效果的有效途径。

(八)抗肿瘤血管形成基因治疗

考虑到血管形成在肿瘤发生中的重要作用，抗血管形成的治疗成为非常有潜力的控制肿瘤生长的治疗方法。抗血管生成基因治疗的研究主要包括:①针对血管形成生长因子及其受体的基因治疗;②血管形成抑制因子基因治疗;③针对肿瘤血管内皮细胞的自杀基因治疗等。这些方法通过特异作用于瘤床的微血管内皮细胞而控制肿瘤生长，虽然目前抗血管形成基因治疗尚未进入临床，但可以相信其会有较广泛的临床应用前景。

四、肺癌基因治疗的动向

肺癌基因治疗的体外及临床试验均取得了令人鼓舞的结果，但也暴露出了许多亟待解决的问题。如目的基因在体内转导的成功率低、靶向性差以及长期安全性、肿瘤耐药性等问题;单一基因治疗的有效率尚有待提高;肿瘤内部用药对远处转移灶无效等。为了弥补这些不足，除了研究新的高效转基因载体和有效的给药途径外，还应采取多基因联合治疗和基因治疗与常规治疗相结合的方法。另一方面，开发免疫基因治疗，深入研究肿瘤疫苗，激发机体的免疫潜力，应用机体自身的免疫系统识别和杀灭肿瘤细胞，可能是最终治疗肿瘤的一条可行的途径，也可能将成为近期该领域的研究热点。

(刘志芳)

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