骨缺损修复的BMP基因治疗REPAIRINGBONEDEFECTSWITHBMPGENETHERAPY蒋欣泉,张志愿中图分类号:R782.2文献标识码:A文章编号:100524979(2001)0320252204作者单位:上海第二医科大学附属第九人民医院口腔颌面外科(200011)作者简介:蒋欣泉(1971-),男,无锡,博士研究生。骨缺损的修复一直是修复重建外科的一项重要课题。传统治疗以自体骨移植为最优,但是自体骨来源有限,并且会对供体造成新的缺损。异体骨有免疫原性,而且有潜在传染病原体的危险。金属类、合成塑料类、陶瓷类以及硅橡胶等人工材料缺乏骨诱导性。骨的修复与生长受多种生长因子调控,有多种细胞因子可以促进骨的修复,骨形态发生蛋白(BMP)是其中最重要的一种,它已被公认为是目前最强的骨诱导因子[1]。1骨修复BMP基因治疗的研究背景骨形成蛋白属于TGF2Β超家族,Urist发现脱矿骨基质植于皮下或肌组织内可诱导骨组织形成,这一现象成为发现BMP家族的起点,如今该家族已有43个成员,其中BMP2、4、5、6、7等与骨、软骨、肌腱、牙周组织、牙本质的形成有极为密切的关系,均起诱导骨形成的作用。BMP通常以二聚体的形式存在,作用的靶细胞是局部具有多向分化能力的母细胞。骨母细胞向矿化细胞的转化,是骨再生中的关键步骤。BMP是这一转化过程的重要调节因子,在高于一定浓度时,可启动骨形成的一系列步骤,与其特异的受体结合,引起细胞内的信号转导,启动细胞的矿化系统[2]。应用BMP促进骨缺损修复的动物实验研究,已有大量的文献报道。目前国内外已开始将BMP应用于临床。但是传统的BMP蛋白制备,无论是从骨基质中提纯,还是用基因工程表达,程序复杂,产量低,活性不稳定;在修复大动物的骨缺损时,BMP的用量大,可能会产生毒性反应;BMP作为外源性蛋白植入体内,也可能引起免疫反应[3]。近几年来有学者开始探索应用BMP基因治疗的方法,来加速骨缺损的修复。1988年美国基因研究所Wozney博士首先从人骨肉瘤U-2OS细胞系克隆出人BMP124cDNA[4]。随后陆续克隆获得了BMP家族中的其它因子,为骨缺损修复的BMP基因治疗奠定了基础。2BMP基因治疗的技术路线基因治疗是把治疗基因转入靶细胞,该基因由靶细胞转录成mRNA并且翻译成蛋白质。依靠基因产物的作用,靶细胞可被刺激分化,产生基质,或改变生物学特征[5]。1990年9月美国批准了第一个体细胞基因治疗临床方案。到1998年全球批准了300套临床方案,有3000多人接受了转基因治疗。这些试验表明基因治疗可广泛用于人类各种疾病,而且副反应非常低[6]。应用BMP基因治疗的优点在于:基因产物可以向局部和靶向释放;局部基因转导可以最大限度地增加局部治疗效果,减小全身副作用;可以获得持续或缓释的基因产物;多种基因可以分别转导,并分别调控;内源性合成的蛋白可能比外源重组蛋白具有更大的生物学活性[7]。体细胞作为基因治疗的靶细胞,导入目的基因的途径有两种:一种为ExVivo,即间接基因治疗途径,该途径是先从患者体内取出某一器官组织的细胞,体外扩增后,将目的基因转入靶细胞形成表达外源基因的遗传修饰细胞,选择高表达的细胞扩增培养,以一定数量移植到患者体内;另一种是InVivo,直接基因治疗途径,即将目的基因在体内直接转移到靶细胞,所用载体必须具有特异的导向性和对靶细胞具有足够高的转移效率。ExVivo基因治疗的优点是选择细胞简单,转导的细胞可严格控制,允许在移植入体内之前作安全性鉴定,没有病毒颗粒或其它物质直接进入体内。缺点是技术复杂,侵入性强,所需设备复杂[8]。选择合适的靶细胞,是基因治疗成功与否的一·252·口腔颌面外科杂志2001年第11卷第3期个重要因素。靶细胞应该容易取出和移植;容易在体外培养;外源目的基因能高效导入;具有较长的寿命;目前骨修复常用的靶细胞主要有骨髓干细胞,成纤维细胞等。应用骨髓细胞来表达基因有许多优点,骨髓细胞很容易采集并进行组织培养,骨髓细胞具有成骨潜能,转基因分泌的BMP可以对它们起作用[9]。有效的基因治疗与如何将外源基因转移到细胞内并进行有效的表达是分不开的,所以真核基因的转移方法和表达载体的选择是非常关键的。目前实现基因转移的方法很多,可分为化学方法、物理方法、膜融合法、病毒载体系统、质粒DNA直接转移法等。不同的载体各有特点,反转录病毒能高效将目的基因...
VIP
