新疆大学 生 命 科 学与 技 术 学 院 新疆生物资源基因工程国家重点实验室基地

马正海E-mail: mzhxju@sohu.com Tel:0991-8583259

Molecular BiologyMolecular Biology

第八章 疾病与人类健康

普通人注意到那些不常见的事情，称之为奇迹；聪明人才会注意那些常见的

事情，发现其中的奥秘。 ——孔子

基因的本质及其功能

细胞水平

组织水平

精巧 细胞分化个体发育

生理第九章第九章

疾病的发生

内因

免疫

外因

适度免疫免疫缺陷过度免疫

狭义的分子生物学 广义的分子生物学

分子水平阐明生命现象

病理第八章第八章

分子水平

个体、群体

蛋白异常

RNA 异常基因异常

物理化学生物……

第八章 疾病与人类健康

健康：机体是众多对立生理过程和物质的相对统一体，健康是这些过程和物质相互作用而维持的机体相对稳定的生命过程（稳态）。

疫病：机体在一定的条件下与病因相互作用，因稳态调节异常而发生的一种异常生命过程（稳态的破坏） 。

现代科学认为，疾病的发生直接或间接与基因有关

人类疾病都是：“基因病”经典单基因病多基因病获得性基因病

经典单基因病：主要病因是某个基因位点上产生了缺陷等位基因；多基因病：涉及多个基因及调控这些基因表达的环境因子之间的相互作用；获得性基因病：主要是由病源微生物感染引起的传染病。

主要内容

8.1 肿瘤与癌症

8.2 人免疫缺陷病毒—— HIV

8.3 乙型肝 炎病 毒 —— HBV

8.4 基因治疗

8.1 肿瘤与癌症

肿瘤（ tumor ， neoplasm ）：机体在各种致瘤因素作用下，局部组织的细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控，导致克隆性异常增生而形成的新生物。

良性肿瘤：组织来源 + 瘤

恶性肿瘤：上皮组织的恶性肿瘤：组织来源 + 癌：部位 + 良恶性　　癌症 （ Cancer ）既上皮组织的恶性肿瘤　　

间叶组织的恶性肿瘤：组织来源 + 肉癌

骨髓白细胞的恶性肿瘤：白血病（血癌）

全世界每年约有 1000 万人新患癌症，有 600 万人死亡。中国每年约有 170 万人新患癌症，有 120 万人丧生。癌症已分别成为城市和农村第一和第三位的死亡原因。人类面临着尽快征服肿瘤的艰巨任务。

癌基因发现的足迹

癌症的发生与外部因素有关1775 年，伦敦医生波特（ perCIV.lp.ti ），扫烟囱的男工上阴囊癌，首次提出癌症与特殊因素或环境有密切关系。德国东部的沥青铀矿矿工患肺癌X 线打交道的人皮肤癌和白血病吸烟人群肺癌发病率比不抽烟的人群高 20 至 30 倍20 世纪初，日本山际克三郎，兔子耳朵反复涂抹煤焦油几个月皮肤癌（美国： 3 一甲基胆蒽和二甲苯丙蒽致癌）特殊因素能够诱发癌症遗传学家： X 线和化学物质能导致基因突变。

The Ames test for mutagenicity.

Salmonella bacteria require histidine in the medium because of a defect in a gene necessary for histidine synthesis. Mutagens can cause a further change in this gene that reverses the defect, creating revertant bacteria that do not require histidine. the bacteria also have a defect in their DNA repair machinery that makes them especially susceptible to agents that damage DNA.

组织细胞衰竭

化学物质和 X线

癌症（组织细胞增生）

基因突变

细胞癌化的基本环节和检测标准？

基因突变导致癌症发生？？

化学物质 高度诱变细菌的作用（ - ） 有效诱发啮齿类动物肿瘤（ - ）致癌物质—诱变因素理论：诱变因素损害基因导致癌症。问题：如果以上理论成立，癌细胞必定携有突变基因，必须找到这些突变基因。（化学致癌物细胞中所有 DNA ）

1909; Peyton Rous discovereda virus that causes cancer in chickens (sarcoma)

The causitive agent now known as "Rous Sarcoma Virus" (RSV)

Rous awarded Nobel Prize in 1966

tumors can be caused by viruses

Peyton Rous

remove tumor &prepare cell-freeextract

Sarcoma

Sarcoma

Avian Sarcoma Virus (ASV)

Fig 3.1 Oncogenes (Cooper)

Rous sarcoma virus (RSV)

compared to

avian leukosis virus (ALV)

Isolation of Temperature-Sensitive Mutants of RSV

Fig 3.3 Oncogenes (Cooper)

解释：致癌的基因突变，相应的蛋白在较高温度时丧失功能。

Martin

Isolation of Transformation-Defective Mutants of RSV

Fig 3.2 Oncogenes (Cooper)

推想：病毒的基因有两部分（病毒的繁殖和致癌的基因），致癌的基因突变使病毒失去致癌能力，但不影响其增殖。

Vogt

The Rouse sarcoma virus genome

LTR LTRGAG POL ENV

LTR LTRGAG POL ENV

Transformation-Defective (- "td" )Mutants of RSV

Transforming RSV

- "td" mutant had deleted ~15% of its RNA genome

Transformation-Defective Mutant

LTR LTRGAG POL ENV

LTR LTRGAG POL ENV

Transforming RSV

Reverse transcription

LTR

LTR

GAG POL ENV

DNALTR LTRGAG POL ENV

the Discovery of Oncogenes

法国：斯蒂朗

加利福尼亚：彼绍波、法莫斯

RNAse

src

Bishop Varmus Rouse sarcoma virus

癌基因：是一类与肿瘤发生和发展密切相关的基因，在体外可促进细胞转化，在体内可诱导肿瘤的发生，其蛋白产物可促进细胞的增殖。

癌基因可分为两大类：病毒癌基因（ virus oncogene, v-onc. ） 目前发现的病毒癌基因有 30 多种，而且认为他们最初来自细胞癌基因。细胞癌基因（ cellular oncogene, c-onv ）通过分子杂交和细胞转染实验等技术发现细胞癌基因。目前发现的细胞癌基因有 100 多种，其中部分在病毒中存在。

癌基因

Retrovirus Structure

8.1.1 反转录病毒致癌基因（ P294 ）

Structure of retrovirus

binding

(fusion)

(membrane-associatedprotein)

Diploid RNA

LTR (long terminal repeat)=U3-R-U5

retrovirus genome

Life Cycle of Retrovirus

Fig 6-82, MBOC

Life cycle of the Rous sarcoma virus

gag pol envLTR LTR

gag pol envLTR LTR

Promoter insertion

Proto-oncogeneHostChromosome

Viral Genome

Retroviruses Activate c-onc’s

Retroviruses can Transform by Insertional Mutagenesis-insertion of retroviruses into proto-oncogene locus-LTR promoter or enhancers activate c-onc expression

Enhancer insertion

根据反转录病毒的转化细胞的能力将其分为：急性转化型和非急性转化型急性转化型主要特征：1.感染后很短时期（几天或几周）就出现实体瘤或白血瘤；2. 所带的癌基因一般位于病毒基因组的内部，也可位于基因

组的 3‘端，但不会插入结构基因内部；3. 具有体外转化能力。非急性转化型感染寄主细胞后需要较长时间（几个月或几

年，甚至数十年）后才会致癌。

8.1.1.1 急性转化型和非急性转化型（ P295 ）

LTR LTRGAG POL ENV SRC

Transforming RSV

LTR LTRGAG POL ENV

Transformation-Defective Mutants of RSV

8.1.1.2 v-onc 基因的起源（ P296 ）

Avian Sarcoma Virus (ASV)

Sarcoma

LTR LTRGAG POL ENV

Transformation-Defective Mutants of RSV

花房秀三

郎

LTR LTRGAG POL ENV SRC

Transforming RSV

Southern Blots Probed with viral src Gene Revealed Cellular Origin of Oncogenes

Infected Infected Uninfected chickenchicken #1 chicken #2 (Negative Control)

c-srcProto-oncogeneSURPRISE!

v-src

Retroviral Oncogenes Closely Related to Normal Cellular Genes

Viral Gene Cellular Gene

V-src C-src

v-onc c-onc

v-src is Derived From a Host Cell Gene, c-src

c-src is a proto-oncogene

概念： 正常细胞中存在癌基因，在正常情况下它们不具有致癌作用，但在一定情况下被激活后可变成具有致癌作用的癌基因，在正常情况下它们不但无害，而且对细胞的发育、生长和分化的调节起重要作用。

原癌基因（ protooncogene ）

   v-onc      病毒名称 动物品种 abl       Agelson 白血病 小鼠 akt       AKT8 病毒 小鼠 cbl       Cax NS-1                             小鼠 crk      CT10 肉瘤 鸡 erbA    禽类成红血细胞增生症 ES4      鸡 erbB    禽类成红血细胞增生症 ES4      鸡 ets      禽类成细血细胞增生症 E26       鸡 fes      Gardner-Arnstein猫肉瘤 猫 fgr      Gardner-Rasheed猫肉瘤 猫 fins     McDonough猫肉瘤 猫 fos      FBJ小鼠成骨肉瘤 小鼠 fps      Fujinami 肉瘤 鸡 jun     禽类肉瘤 17                            鸡 kit       Hardy-Zuckerman猫肉瘤 猫 maf     禽类肉瘤 AS42                          鸡 . . . . . .

v-onc      病毒名称 动物品种mos       Moloney 肉瘤 小鼠mpl      骨髓增生性白血病 小鼠myb       禽类髓母细胞增生症 鸡myc       禽类髓细胞瘤病 鸡qin         禽类肉瘤 31                          鸡raf          3611小鼠肉瘤 小鼠rasH       Harvey 肉瘤 大鼠rask     Kirsten 肉瘤 大鼠rel          网状内皮增生症 火鸡ros          UR2 肉瘤 鸡sea         禽类成红血细胞增生症 S13      鸡sis          猿猴肉瘤 猴ski          禽类 SK                                 鸡src          Rous 肉瘤 鸡yes          Y73 肉瘤 鸡 . . . . . 人？

 

已发现的反转录病毒癌基因

( 动物 ) 致癌病毒

癌基因

理化因素致癌

人的癌癌基因 ????

人类癌基因的分离

DNA

Shear

mRNA cDNA library

Transfect Cell

Transfect Cell

Transformed Phenotype

Tumor

麻省工学院，温伯格（ weinberg) ， EJ膀胱癌细胞， 1981.8.27 获得癌基因

哈佛大学，库柏（ cooper) ， T24 EJ膀胱癌细胞， 1981.9.30 获得癌基因

哥伦比亚大学，威格勒（ wigler) ， T24 EJ膀胱癌细胞！！

美国国立癌研究所，巴巴希德，膀胱细胞， 1981.11 获得癌基因

NTH3T3 CELL

膀胱癌癌基因肺癌

大肠癌病毒癌基因

ras

癌基因成为癌研究的核心

1989 年诺贝尔生理医学奖得主

美国人 M.Bishop 与美国科学家 Varmus 因在 70年代发现动物的致癌基因不是来自病毒而是来自动物体内正常细胞内所存在的一种基因──原癌基因而获 1989年诺贝尔奖。

Bishop Varmus

Oncogene 是否合适 ?Oncogene 只是为了使机体发生癌症而存在吗？

proto-oncogene 从最简单的生物到人的细胞中都原封不同地存在roto-oncogene 与生命的最基本活动密切相关Oncogene function?

原癌基因的特点：广泛存在于自然界在进化上高度保守是调节细胞生长、发育和分化的重要蛋白质在结构上与病毒癌基因相近正常情况下表达水平很低在一定条件下可被激活成癌基因

8.1.2 原癌基因产物及其分类（ P298 ）

原癌基因的五大功能

细胞增殖因子（如 sis(PDGF-β ） )

增殖因子等的受体（如 erbB ， trk ）

蛋白磷酸化酶（如 src ）

G 蛋白如 ras 家族中的 H-ras ， K-

ras ，

转录因子如 myc 家族， fos 家族， Jun

家族，

Regulation of cell division by signal transduction

磷酸化酶

G 蛋白

proto-oncogenes play a role in the pathways that transmit growth signals from the extracellular environment to the cell interior.

Others include (1) DNA repair genes (2) Apoptosis-related genes

8.1.3 原癌基因的表达调控（ P298 ）

原癌基因：单拷贝、正常情况下低水平表达或根本不表达癌基因？？（功能或表达异常）

translocation amplification point mutation deletion normal

Conversion of a protooncogene into an oncogene

Deletion or point mutation in coding sequence Gene amplification

Chromosome rearrangement

Hyperactive protein made in normal amounts

Normal protein greatly overproduced Near strong enhancer overexpression of normal protein

Fusion protein is hyperactive

protooncogene

——Possible Molecular Mechanisms for Cancer

1.

点突变

Activation of ras Oncogenes by Point Mutations

Ras mutations in tumors usually involve codons 12, 13, 59 and 61.

Mutated ras is found in 50% of colorectal cancers （结肠直肠癌） and 95% of pancreatic cancers （胰腺癌） .

Normal Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Gly Gly……RasH ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GGC GGT...

Activated Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Val Gly……EJRasH

GTC

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Activation of the c-myc proto-oncogene by retroviral promoter and enhancer insertions.

(a) The promoter can be activated when the retrovirus inserts upstream (5’) of the c-myc exons. The right-hand LTR may then act as a promoter if the provirus has a defect preventing transcription through to the right-hand LTR. The c-myc gene is shown as containing two exons; there is a further upstream exon but it has no coding sequences. (b) The c-myc gene can also be activated when a retrovirus inserts upstream of the c-myc gene in the opposite transcriptional direction; a viral LTR acts as an enhancer, activating transcription from the c-myc promoter sequence. [Modified from actual cases of retroviral insertion described in G. G. Payne et al., 1982, Nature 295:209.]

2 、 LTR插入

Burkitt’s Lymphoma

3 、基因重排（ rearrange)染色体移位（ Chromosomal translocation ）

Creation of the Philadelphia chromosome

Found in >95% of CML

（ chronic myelogenous leukemia. 慢性髓细胞性白血病） patients.

bcrabl

22q11.2

9q34

der (9)

der (22)

Ph’DNA RNA Protein

22q11.2

9q34

abl

bcr

q34

5’

3’

q11.2

5’

3’

9

22

•Chromosomes 9 and 22 contain the genes c-abl and bcr at their breakpoint, respectively.

–Formation of bcr-abl chimeric gene

–Formation of bcr-abl chimeric RNA

–Formation of bcr-abl chimeric protein

4 、缺失（ Deletion ）

oncogene

(-)

cancer

一些原癌基因 5’ 上游存在负调控序列，该序列的缺失或突变，则丧失抑制癌基因表达的能力。Burkitt’s Lymphoma c-myc 因负调控序列缺失而过度表达。

5 、基因扩增Proto-oncogene amplification

Multiple copies of proto-oncogenes have been found in various tumors.

均匀染色区 (Homogeneously

staining region, HSR) ：被复制的 DNA

串联排列在染色体的同一位置。双微染色体 (Double minute

chromosomes) ：被复制的 DNA呈细小 成对的染色体样结构。

Tumor Oncogene Amplification Rcf.

Small-cell lung cancer c-myc Up to 8OX 67

N-myc Up to 50X 66

L-myc Up to 20X 266

Nenroblastomas N-myc Up to 250X 295

Glioblastomas c-crbB1(EGFR) Up to 50X 296

Mammary carcinoma

c-crbB2(HER2) Up to 30X 71.72

c-myc Up to 50X 297

Cyclin D1 Up to 30X 201

Oncogenes are frequently amplified in human tumors

Oncogene amplification can be identified as alterations in chromosome structure.

Oncogenes amplified in human tumors

HER2 RTK Breast CancerEGFR RTK Breast/Glioblastoma and othersMet RTK Breast/Gastric/Sarcoma and othersCyclin D1 Cell cycle BreastMyc Transcription Lung Cancer NSC

6．逆转录病毒转导 Transduction via retroviruses6．逆转录病毒转导 Transduction via retroviruses

点突变LTR插入基因重排（染色体易位）基因缺失基因扩增逆转录病毒转导

原癌基因激活的机制

The Myc gene isderegulated by different mechanisms

.LTR LTRgag/mil myc

Avian myelocytomatosis virus

Tumors Are Clonal Expansions

Normal

Tumor

物理、化学、生物等诱变因素

Proto-oncogene oncogene

1 cell tumour

Human body: great beauty and profound danger

Oncogene activation: 10-9/cell

Human body contains

200 X 1014

X 10-9=2 X 10

7 cells with

an activated oncogene

正常细胞与癌细胞的较量

Fig 9.1 Oncogenes (Cooper)

正常细胞有抑制肿瘤发生的基因？？？

1969 ，牛津大学哈里斯（ Harris)加利福尼亚大学斯坦布里奇（ Stanbridge)将单一一条正常细胞的染色体导入癌细胞成功地抑制细胞的癌化。

8.1.3 抑癌基因 (tumor suppressor gene )

视网膜母细胞瘤 (Retinoblastoma)

Most common cancer of infants and children.

Survival > 90% with early diagnosis and treatment.

Individuals at greater risk of developing other cancers.

Retinoblastoma

Sporadic （散发性）： 2岁后随年龄增大而增加，多为单眼。

Inherited （遗传性）：兄弟姐妹及后代患癌，出生后随年龄增大直线上升，双眼多。

Retinoblastoma

Sporadic （散发性）： 2岁后随年龄增大而增加，多为单眼。

Inherited （遗传性）：兄弟姐妹及后代患癌，出生后随年龄增大直线上升，双眼多。

Knudson, 1971: “two-hit” model

Retinoblastoma 发生过程中需要有两次基因突变的存在遗传性：出生时从双亲获得了变异的致病基因，之后又出现一次基因变异。散发性：生后发生两次基因变异。Retinoblastoma 中存在癌基因？？一个基因发生两次变异 /两个基因分别发生变异？？

费城癌症研究所

Deletion in Chromosome 13 → Retinoblastoma

Fig 9-4, Oncogenes (Cooper)

明尼苏达大学，尤尼斯（ Yunis) ， Retinoblastoma 细胞 13号染色体长臂缺失一段推测缺失的一段包含致病基因Knudson, 缺失的一段中存在抑制肿瘤发生的基因抗癌基因（ anti-oncogene)癌抑制基因（ Tumor suppressor gene)

1986 ，眼科专家 Dryja 获得Rb 基因；

1987 ， Stanbridge 等分离了人类 13号染色体，将它注入培养的成骨肉瘤细胞中，结果导致了癌细胞逆转。

1987 ，李文华获得 Rb 基因；把 Rb转化到培养的癌细胞中使其逆转。

Rb 有抑癌作用

Cloning of tumor suppressor genes

Knudson’s 2-hit mutation model for retinoblastoma.

Rb 是以隐性方式起作用

Role of Rb in Cell Cycle Control

Rb inhibits cell-cycle progression

E2F: transcription factor.

Role of p53 in Cell Cycle Control

Normal CellNormal Cell OncogeneOncogene Tumour SuppressorTumour Suppressor

Balanced cell multiplicationBalanced cell multiplicationand behaviourand behaviour

Cancer CellCancer Cell OncogeneOncogene Tumour SuppressorTumour Suppressor

Aberrant cell multiplicationAberrant cell multiplicationand invasive behaviourand invasive behaviour

Cancer occurs when mutations Cancer occurs when mutations augmentaugment oncogeneoncogene function and/or function and/or diminishdiminish tumour tumour

suppressor genesuppressor gene activityactivity

癌症的多阶段发生学说 癌症的多阶段发生学说 ((multi-stage)multi-stage)

癌细胞成为靶心— 2001 年十大科学进展

2001 年是能精确瞄准导致癌症的具体生化缺陷的“智能炸弹”型特定药物出现的一年。

该节结束

该节结束！！

8.2 人免疫缺陷病毒—— HIV

人免疫缺陷病毒（ HIV ），俗称艾滋病（ AIDS) 病毒，诱发人类获得性免疫缺损综合症（艾滋病）。

反转录病毒科慢病毒属：灵长类免疫缺损病毒亚属

1983 年，法国巴斯德研究所montaginer 和美国国家卫生研究院癌症研究所 Callo 等人首次证实 HIV 是艾滋病的病因。

HIV-I 是从欧洲和美洲分离的毒株，与猴艾滋病毒只有约45％的相识性，致病能力很强，是引起全球艾滋病流行的主要病源；HIV-II 与猴艾滋病毒相识性高达 75％，毒力较弱，引起艾滋病的病程较长，症状较轻，主要局限于西部非洲。

HIV 概述

艾滋病感染及患者人数 共 4,200 万成人 3,860万15岁以下儿童 320万

2002 年新感染者人数 共 500 万成人 420万15岁以下儿童 80万

2002 年艾滋病死亡人数 共 310 万成人 250万

15岁以下儿童 61万

全球艾滋病流行概况 (至 2002 年 12月 )

Source: Report on the Global HIV/AIDS Epidemic, UNAIDS, 2002

资料来源 :联合国艾滋病规划署 2002 年《全球艾滋病流行状况报告》

2003 年每天有 1万 4千人感染艾滋病毒

95% 以上在收入较低的国家15岁以下儿童有 2000 人15-49岁有 12000 人

一半是妇女一半 15-24岁

艾滋病造成的影响

新感染者中很大一部分是儿童青少年

人口学变化 年富力强者死亡 家庭结构变化 孤儿 -- 在感染最严重的一

些国家， 2010 年将有 15% 的儿童成为孤儿 。

儿童受到的打击更大（心理社会）

中国（大陆）艾滋病流行概况

•中国艾滋病流行分为三个时期：

输入期（ 1985-1988）

播散期（ 1989～ 1993）

增长期（ 1994至今）

感染情况：我国艾滋病病毒（ HIV）感染者人数约为 100 万，约占总人口的 0.067％ （ 1/1300 ，截止2002年）

高危人群：吸毒人群、有偿供血者、性病患者、暗娼、流动人口医务工作者

至2002.12，新疆累计报告HIV感染者7093例，居全国第二平均每年以 1000例的速度增长，增长速度居全国第一集中在贩毒沿线（如伊宁累计报告 3163例）和经济发达地区（如乌鲁木齐累计报告HIV感染者2911例）新疆的艾滋病传播主要由共用注射器吸毒造成感染者主要是年轻的少数民族男性和“流动人口”（指从内陆地区其它省区或从农村到城市寻找工作的人口）

新疆艾滋病流行现状

新疆艾滋病自愿咨询检测（ VCT）工作现状 —— 新疆唯吾尔自治区卫Ⅸ项目办公室 2003 年 2月

8.2.1 HIV 病毒粒子的形态结构和传染（ P308 ）

P24 Capsid protein

P18 Matrix protein

HIV 病毒侵犯人体 T4淋巴细胞

HIV 主要感染 T4淋巴细胞病毒 RNA反转录获得的 cDNA 可整合进入感染细胞基因组病毒基因随免疫细胞 DNA复制表达而复制表达新增殖病毒再感染更多的细胞HIV 通过感染细胞扩散到全身，在淋巴细胞、脑、胸腺、脾等组织发现了该病毒。摧毁人体免疫系统使机体一开始就处于丧失防御能力

HIV 病毒破坏人体免疫系统

艾滋病传播的三种途径

HIV依靠血液、血液制品、以及人体分泌液进行传播，主要通过以下三种途径：

性接触传播 同 HIV感染者发生无保护的性行为　血液传播 接受了被 HIV污染的血液母婴传播 被感染的母亲传染给未出生的婴儿

性接触传播无论是同性、异性、还是两性之间的性接触都会导致艾滋病的传播。

全世界约有 3/4的艾滋病毒传播是通过性接触进行的。

印度政府张贴推广安全套的挂幅：正确使用安全套是预防艾滋病的有效途径之一

血液传播 血液传播是 HIV 感染最直接的途径I. 输入被病毒污染的血液（输血前 HIV 的检

测， HIV 感染 1 周～ 3个月后能测出相应抗体，新近 HIV 感染者的血液仍有危险）

II. 接触病毒污染注射器、针灸针、拔牙工具III. 接触病毒污染的血液制品（人血清白蛋白

、 Igs 和抗凝血因子等，我国已有数例血友病人因注射进口抗凝血因子浓缩物而感染 HIV ）

在我国， HIV 病毒感染者 80％是因为在吸毒中共用注射针头而感染的。

静脉注射毒品是我国艾滋病传播的主要途径

母婴传播

HIV 感染的母亲可将病毒传播给孩子

I. 怀孕II. 分娩III. 母乳喂养

一名乌干达妇女带着 18个月大的孩子接受检查。这名 30岁的妇女当天刚刚被确诊为艾滋病病毒携带者，她的丈夫目前也染病在家

日常生活接触不会传染艾滋病

一般的工作生活接触不会感染艾滋病艾滋病不会经马桶圈、电话机、餐饮具

、卧具、游泳池或公共浴池等公共设施传播。

艾滋病也不会通过一般社交上的接吻、拥抱传播。

咳嗽、蚊虫叮咬不会传染艾滋病。

8.2.2 HIV 基因组及其编码的蛋白（ P308 ）

HIV-1 GENOMEDiploid, 1X RNA, Size = 9,749 nt each molecule

tRNA (LYS) primer attached to each RNA

5’ cap and 3’ Poly A tail

Cap-R-U5-Primer Bind-(TEN ORFs)-U3-R-Poly A

LTR of PROVIRUS (2X DNA) : U3-R-U5 = 634 bp each LTR

U3 = 453bp R = 98bp U5 = 83bp

HIV-1 PROVIRUS: Note all three ORFs Used

HIV-1 PROVIRUS

gp120+41

HIV-1 PROTEINS: LOCATION OF GENES

PROVIRUS: Note ORFs

The gp160 precursor is cleaved into functional domains

gp160

gp120 gp41

proteolysis

N ENV gene is translated to a polyprotein (Gp160) which is then cleaved by a host cell protease that is found in the Golgi Body.

1.ENVELOPE

Gp160 is cleaved to:

SU (Gp120)

TM (Gp41)

The Genome of HIVThe Genome of HIVThe Genome of HIVThe Genome of HIV

Membrane: host derived

Two glycoproteins: gp160 gp120 and gp41

gp41 is fusogen that spans the membrane

gp120gp41

1.ENVELOPE

ENV Gene coding

gp41 F = fusion peptide Z = leucine zipperLLP = Lentivirus lytic peptides 1 & 2

gp120 linked to gp41

GAG polyprotein is cleaved into four proteins that are found in the mature virus

2 、 GAG

MA (matrix)CA (capsid)NC (nucleocapsid)p6

GAG gene-p55

2. Group-Specific Antigens

p17: inner surface

p24: nucleocapsid

p9: nucleocapsid associated with RNA

The Genome of HIVThe Genome of HIVThe Genome of HIVThe Genome of HIV

C

POL polyprotein is cleaved into Three proteins

3 、 POL

PR (protease)

RT (reverse

transcriptase)

IN (integrase)

1. Polymerase (reverse transcriptase)

2. Integrase

3. Protease (cuts polyproteins)

3. Enzymes

• POL gene

The Genome of HIVThe Genome of HIVThe Genome of HIVThe Genome of HIV

小的非结构性蛋白早期 (early)TAT: 转录反式激活子（ TransActivator of Transcription ）REV: 病毒蛋白表达的调控子（ Regulator of Virion Protein ） ExpressionNEF: 负性调控因子（ Negative Regulatory Factor ）晚期 (late)VIF: 病毒侵袭性因子（ Virion Infectivity Factor ）VPU: 病毒蛋白 U （ Viral Protein U ）VPR: 病毒蛋白 R （ Viral Protein R ）TAT 和 REV 为 HIV 复制所必须

4 、 HIV additional genes4 、 HIV additional genes

  HIV 基因、蛋白质产物及功能Gag ： P25(p24) ，衣壳结构蛋白质 p17 ，基质蛋白质 p7/6 (NC) ，核衣壳蛋白质

Pol ： P51 、 p66 ，逆转录酶（ RT ） IN ： P32 ， HIVcDNA整合 pR ： P10 ，蛋白酶

Env ： gp120, 包膜表面蛋白质 gp41(gp36) ，包膜表面蛋白质

Tat ： P14 ，正调控因子（与 LTR 结合激活病毒基因表达）Rev ： P19 ，调控因子（增强 gag 、 env 基因表达）Nef ： P27 ，负调控因子vif ： P23 ，侵染因子Vpr ： P18 ，有助病毒复制；激活转录Vpu ： P15 ，有助 HIV 的释放；可能为新病毒子的包装所需（？）

The Genome of HIVThe Genome of HIVThe Genome of HIVThe Genome of HIV

A retrovirus

• Latency

• Specific destruction of CD4+ cells

•How does the virus enter and kill the cell?

Mechanism

8.2.3 HIV 的复制（ P311 ）

The Life Cycle of HIV

HIV entry Cell

Binding to Cell Receptors

gp41 Fusogenic domain mediates Fusion

HIV - Life HistoryHIV - Life HistoryHIV - Life HistoryHIV - Life History

Entry into the cell

T4 (CD4+) cells are major target

Receptor 1

Human HeLa Cell

Human HeLa Cell transfected with CD4 antigen

NOT INFECTED INFECTED

HIV - Life HistoryHIV - Life HistoryHIV - Life HistoryHIV - Life History

CD4

CD4CD4

HIV

CCR5 (CXCR4)CCR5 (CXCR4)

chemokineMutant CCR5

Macrophage (T cell)

CCR5 is a chemokine receptor

1. Virus destroys the cell as a result of budding

Could “sweep up” uninfected cells

Uninfected CD4 cell

Gp120 negative

Cells Fuse

2. Killing of CD4 cells bySyncytium Formation

Infected CD4 cell

Gp120 positive

Why do all T4 cells disappear? - 2Why do all T4 cells disappear? - 2

Syncytia may be poor or ineffective at immune response

Cytotoxic T cell

Killing of CD4 cells3. Cytotoxic T cell-mediated lysis

BUT: Most cells are not infected

Why do all T4 cells disappear?Why do all T4 cells disappear?

8.2.4.1 LTR序列1 、核心调控元件：多个与转录因子结合的区域（ U3 portion of the LTR ）

2、核心转录单位：启动子单位3 、反式激活因子应答元件：反式激活应答元件（ TAR ）

8.2.4 HIV—I 基因的表达调控（ P313 ）

HIV-1 LTR: LONG TERMINAL REPEAT

LOCUS ELEMENT SEQUENCEU3 AP-1 - 350 to - 293U3 NFAT-1 - 256 to - 218U3 USF-1 - 166 to - 161U3 ETS-1 - 149 to - 141U3 LEF - 136 to - 125U3 ENHANCER NFB - 104 to - 81

2 NFB sitesMitogens, IL-1, IL-2, TNFHTLV, Herpes, etc.

U3 3 SP1 - 78 to - 45U3 TATA BP - 28 to - 24 U3/R LBP-1 - 17 to + 21R Transcription starts + 1 of R

R copied to TAR RNA + 19 to + 43

LTR OF HIV PROVIRUS: U3-R-U5

TARTAT binds to TAR

1 、 TAT PROTEIN BINDS TO TAR SEQUENCE (only ~70nt) THAT STOPS RANSCRIPTION AND ALLOWS TRANSCRIPTION TO PROCEED

8.2.4.1 参与 HIV复制的调控蛋白

2 、 REV

3 、 Nef ：负调控因子和磷酸化蛋白，抑制由特异性转录的 HIV-I 前病毒基因的表达。

4 、 vif ：病毒感染性因子

5 、 Vpr ：作用于 HIV LTR ，促进病毒复制

6 、 Vpu ：研究推测 Vpu 促进病毒粒子组装、成熟和释放

艾滋病的临床分期：I. 急性感染期II. 潜伏期III. 艾滋病前期IV. 典型艾滋病期 不是每个感染者都会完整的出现四期表现 四个时期是一个渐进的和连贯的发展过程

8.2.5 HIV 的感染及致病机理（ P318 ）

急性感染期（窗口期）HIV侵袭人体后对机体的刺激所引起的反应病人发热、皮疹、淋巴结肿大、还会发生乏力、出汗、

恶心、呕吐、腹泻、咽炎等，有的还出现急性无菌性脑膜炎，表现为头痛、神经性症状和脑膜刺激症。

末梢血检查，白细胞总数正常，或淋巴细胞减少，单核细胞增加。

急性感染期时，症状常较轻微，容易被忽略在被感染 2—6周后，血清 HIV抗体可呈现阳性反应此后，临床上出现一个长短不等的、相对健康的、无症状的潜伏期。

潜伏期潜伏期指的是从感染 HIV开始，到出现艾滋

病临床症状和体征的时间潜伏期感染者可以没有任何临床症状症潜伏期不是静止期，更不是安全期，病毒在

持续繁殖，具有强烈的破坏作用艾滋病的潜伏期是 2-10年，这对早期发现

病人及预防都造成很大困难。

病毒几乎从血循环中消失

艾滋病前期 艾滋病前期是潜伏期后开始出现与艾滋病有关的症状和体征，直

至发展成典型的艾滋病的一段时间。也称“艾滋病相关综合症”、“淋巴结病相关综合症” 等。

这时，病人已具备了艾滋病的最基本特点，即细胞免疫缺陷，只是症状较轻而已。主要的临床表现有：

I. 淋巴结肿大II. 毒性疾病的全身不适、肌肉疼痛等全身症状III. 经常出现各种特殊性或复发性的非致命性感染IV. 口腔可出现毛状白斑，毛状白斑的存在是早期诊断 艾滋病的重要线索。

典型的艾滋病期 典型的艾滋病期是艾滋病病毒感染的最终阶段。 此期具有三个基本特点：I. 严重的细胞免疫缺陷发生各种致命性机会性感染II. 发生各种恶性肿瘤III. 艾滋病的终期，免疫功能全面崩溃，病人出现各种严重的综合病症，直至死亡。

卡氏肺囊虫感染 卡波济氏肉瘤

念珠菌感染：如鹅口疮

念珠菌性肺炎

AIDS 病 程

AIDS 病 程

AIDS 病 程

HIV 致病机制—获得性免疫缺陷1. 机体 HIV感染后产生特异性细胞和体液免疫，

但不足以清楚所有病毒终生携带HIV

2. 潜伏 7~8 年后产生大量病毒， HIV感染的CD4+ 细胞与未感染的 CD4+ 细胞融合，改变细胞膜的通透性，引起细胞的溶解和破坏

3. 受 HIV感染的 CD4+ 细胞与其他细胞融合而丧失功能

4. 游离的 gp120 与未感染的 CD4+T淋巴细胞结合成为靶细胞，被免疫系统清除（ ADCC 、 CTL ）

5. gp120 封闭T细胞的 CD4 分子，抑制其辅佐功能

6. gp120 与 CD4 结合后产生抗 CD4抗体，阻断 T细胞功能

7. gp41透膜蛋白，能抑制有丝分裂原和抗原刺激淋巴细胞的增殖反应，从而使 CD4+T淋巴细胞减少

8. HIV感染对其他免疫细胞的影响， HIV还可感染其它具有 CD4 受体及无此受体的细胞，在其他一些淋巴细胞、脑、胸腺、脾等组织发现了该病毒， HIV 可经 Mφ 、单核细胞扩散。

促进 AIDS 发生的因素 HIV 感染后长时间在体内保持极低水平的复制，一是由于免

疫应答抑制了病毒复制，二是 HIV潜伏于 CD4+淋巴细胞 一些细胞因子能激活 HIV 的复制和表达，糖皮质激素和白介

素（ IL-4 ， IL-6 和 IL-10 等）能增强 HIV 的复制；肿瘤坏死因子（ TNF ） α 、 β 和 IL-1 能增强 HIV 的表达

其他病毒的基因产物能激活 HIV 的复制和表达 有些病毒能协同 HIV-1 破坏 CD4+T 淋巴细胞，临床上

AIDS 患者常常合并感染巨细胞病毒、疱疹病毒、 EB 病毒、人类 T淋巴细胞白血病病毒等，促使病情发展。

HIV大量复制和播散、 AIDS

HIV感染免疫缺陷 AIDS

免疫系统：抵抗外部感染

初期：抑制 HIV 的感染（但不能清除）

HIV 变异

免疫系统被破坏

免疫系统被进一步破坏

免疫系统对 HIV 的感染无能为力

促发因素

HIV 感染与肿瘤

在 HIV 感染者中卡波济肉瘤， B 细胞淋巴瘤，何杰金病及其它一些肿瘤发生率升高

原因：I. 机体免疫功能破坏II. 病毒感染，如 HIV 感染者出现 B 细胞淋巴

瘤与 EBV 有关 HIV并不能直接引起肿瘤，在肿瘤细胞

DNA 内并不能证明有病毒序列存在

1. HIV侵入人体后感染 CD4+ 细胞，复制并部分整合于细胞染色体 DNA 中成为潜伏型；

2. 机体免疫应答对 HIV 的抵抗作用，使感染初期的 HIV低水平复制，同时也促使 HIV 变异；

3. 在其他促发因素的作用下，潜伏的 HIV 被激活而大量复制， HIV 广泛侵入并损伤 CD4+T淋巴细胞及其它淋巴细胞，导致整个免疫功能缺陷；

4. 免疫系统对 HIV 的感染无能为力， HIV 大量复制和播散，最终发生一系列顽固性机会感染和肿瘤的发生。

HIV 感染后的发病机理可归纳如下：

8.2.5爱滋病的治疗及预防

AIDS尚无特效药和疫苗 HIV 具有迅速变异能力a. 人体产生相应的抗体总落后于病毒

的变异b.给目前特效药和疫苗研制工作造成

了极大困难 最强大的预防武器是宣传教育 筑起强有力的社会“免疫系统”

抗 HIV 治疗的策略

Nat.Med.Vol.9,841(2003)

了解 AIDS 的常识

艾滋病不再可怕 !!!

该节结束

该节结束！！

8.3 乙型肝炎病毒—— HBV （ P320 ）

病毒性肝炎

中国是病毒性肝炎的高发区。目前已知的甲、乙、丙、丁、戊、己、庚及 TTV型肝炎

在我国均有发生，其中尤以甲、乙、丙、戊 4 个型别的流行情况严重。 仅乙肝病毒携带者以达 1.2亿之多。病毒性肝炎是对我国危害最为严重的传染

病。

肝炎病毒

甲型肝炎病毒与戊型肝炎病毒由消化道传播，引起急性肝炎，不转为慢性肝炎或慢性携带者。

乙型与丙型肝炎病毒主要由输血、血制品或注射器污染而传播，除引起急性肝炎外，可致慢性肝炎，并与肝硬化及肝癌相关。

丁型肝炎病毒为一种缺陷病毒（与乙肝病毒有关）已型肝炎病毒（ HFV ）庚型肝炎病毒（ HGV ）TT型肝炎病毒（ TTV ）

项目 甲型肝炎 乙型肝炎 丙型肝炎 丁型肝炎 戌型肝炎病毒 HAV HBV HCV HDV HEV

病毒分类 微小核糖核酸病毒

嗜肝脱氧核糖核酸病毒 黄病毒 缺陷病毒 杯状病毒

基因组ss

RNA （ +）

7.8kb

dsDNA3,2kb

ssRNA(+)

10.5kb

ssRNA(-)1.7kb

ssRNA(+)

3.5kb

传播途径 肠道传播 肠道外及性传播

多数肠道外传播

多数和肠道外传播 肠道传播

潜伏期 / 范围（ 天）

25/15 ～ 45 75/40～ 120 50/15 ～ 9

050/25 ～ 7

540/20～ 3

0

慢性化 无 3～ 10% 40～ 70% 2 ～ 70% 无暴发性肝炎 0.2% 0.2% 0.2% 2 ～ 20% 0.2 ～ 10

%

五型病毒性肝炎比较

8.3.1 肝炎病毒的分类地位及病毒粒子结构（ P321 ）

HBV属 嗜肝DNA病毒

土拨鼠肝炎病毒

地松鼠肝炎病毒

鸭乙型肝炎病毒

苍鹭乙型肝炎病毒

土拨鼠肝炎病毒

地松鼠肝炎病毒

鸭乙型肝炎病毒

苍鹭乙型肝炎病毒

乙肝病毒的分类地位

Animal Models of

Hepadnaviruses

HBV 病毒粒子结构

大球形（ Dane）颗粒（直径 42 nm ）

小球形颗粒

（直径 22 nm ）

数量最多

管形颗粒

（ 22×40～ 400 nm ）

Dane 颗粒（完整的病毒）形态

囊膜和核衣壳组成核衣壳为 20 面体游离的核衣壳只能在肝细胞核内观察到

HBV 的小球形颗粒和管形颗粒

“空心汤团”

i. 均为过剩的病毒外壳

ii. 仅含 HBsAg

iii.无感染性

HBV 感染后出现于血液由 HBsAg （病毒的囊膜）组成颗粒中未检出 DNA 多聚酶活性不是 HBV ，是 HBV 感染肝细胞时过剩囊膜游离于血循环中的“空心汤团”。

8.3.2 HBV 基因组及其所编码的主要蛋白（ P321 ）

双链部分环状结构：两链长短不一短链和长链的 5′端通过 240bp配对维持环状结构长链 (L)完整、恒定 3.2Kb ，负链短链 (S)为正链，长度可变，约为长链长度的 50～ 80%（ 100%）S 链可按 5′-3′增生S 链 3′端的位置是可变的5′ 末端蛋白和具有帽子结构的小RNA 与病毒的复制有关两条链互补区两恻各有一个 11个碱基的直接重复序列，称 DR1 和DR2 。

8.3.2.1 HBV 基因组

8.3.2.2 HBV 转录产物

基因重叠均有polyA

L 链 3.5kb/2.1kb S 链 2.4kb/0.7kb3.5kb L链？推测末端来自共价闭环的双链区

1 、启动子C 启动子：调控 3.5kb mRNA

前 S1启动子：调控 2.4kb mRNA附近有肝细胞特异性转录因子 HNF1 的结合位点，前 S2启动子：调控 2.1kb mRNA ，可与特异的调控蛋白结合而影响转录X 启动子：调控 0.7kb mRNA

8.3.2.3 HBV 基因转录的调控

HBV 基因组中存在两个激活 HPV 转录的增强子区域： 增强子 I

i. 肝细胞特异性， HBV嗜肝性的基础ii. 含多个细胞反式作用因子结合位点iii. 促进前 S1 、前 S2 、 X 和 C 启动子的转录 增强子 II （根据与主要核蛋白的结合位点分为 A 、 B

区i. A 区为正调控元件，与肝细胞专一性有关，单独无活性ii. B 区为增强子 II 的基本单位

2、增强子

X 蛋白具有反式作用因子功能i. 激活 HBV 自身启动子（前 S1 、前

S2 、 X 和 C 启动子）及增强子 I

ii. 激活多种异源启动子和增强子，如 -IFN 、 HIV-I 等

3 、反式作用因子

pre-S1 pre-S1 蛋白

pre-S2 pre-S2 蛋白

S HBsAg

pre-C HBeAg

C HBcAg

P DNAP

X HBxAg

8.3.2.4 HBV 的编码区及产物

分为 S基因和前S基因二部分

I. S基因编码主要表面蛋白（表面抗原主要成分，疫苗）

II. 前 S基因编码 Pre S1 和Pre S2 蛋白

中蛋白： PreS2 蛋白 -S蛋白

大蛋白： PreS1 、 S2 蛋白 -S蛋白

1.S编码区

HBsAg HBsAg ：三种形态的颗粒所共有 广义的 HBsAg 由三种蛋白组成：I. 主要表面蛋白（ S蛋白，小分子 HBsAg ）， 226aa

II. 中分子蛋白（中分子 HBsAg ）， 226aa+55aa

III. 大分子蛋白（大分子 HBsAg ）， 226aa+55aa +119aa 狭义HBsAg 指 S蛋白，是 HBV 囊膜表面抗原的主要成份I. 以二硫键相连形成二聚体，代表 HBsAg 的结构单位，具备完

整的抗原性，二聚体解离， HBsAg抗原性明显下降。II. 能刺激机体产生相应抗体，该抗体具有免疫保护作用。III. HBsAg 的检出是 HBV 感染的标志之一。

前 S蛋白

前 S蛋白 2(Pre S2)暴露于 HBV 囊膜外层，具有多聚人血清白蛋白 (Polymenized Human Serum Albumin,PHSA) 的受体（ PHSA-R ），能与 PH-SA结合。

肝细胞表面也有 PHSA-R ， HBV 能通过血循环中存在的PHSA 的介导，吸附到肝细胞表面，最后经胞饮作用进入肝细胞内。

Pre S2 有良好的免疫原性。Pre S1 有较强免疫原性，并能增强 Pre S2 和 HBsAg

的免疫原性

P区最长 ( 占基因组 75%以上 )，包含全部 S 编码区并与 C 和 X 编码区部分重叠

编码区有三个功能区和一个间隔区组成I. 末端蛋白（引物酶）II. 间隔区III. 反转录酶 /DNA 多聚酶IV. RNaseH

多肽小的功能型多肽

2.P编码区

mRNA

3.C编码区

包括前C 基因和 C 基因，编码 HBeAg 和 HBcAg

HBeAg 是 HBcAg 的降解产物？

HBV C 基因前 C区 C 区

前 C 蛋白

HBeAg

C 蛋白

HBcAg

转录

分泌到细胞外

前 C区 C 区 C 区

翻译、加工

存在于血清中

HBcAg

存在于 Dane颗粒的核心和乙型肝炎患者的肝细胞核内

一般从 HBcAg阳性尸检肝或实验感染的黑猩猩肝脏提取

在乙型肝炎的急性期、恢复期和 HBcAg携带者中常可测出抗～ HBc

该抗体对病毒无中和作用

体内如发现 HBcAg 或抗～ HBc 表示 HBV 在肝内持续复制

HBeAgHBeAg 是一种溶性抗原一般不出现在 HBV 病毒粒子中

X 区最短，编码 X 蛋白覆盖长链的裂口部位X 蛋白具有反式作用因子功能，与肝癌的发生有关

4. X 编码区

8.3.3 HBV 的复制dsDNA, 不是通过半保留复制方式复制

病毒抗原抗体系统检测结果分析

HBsAg HBeAg 抗 -HBs 抗 -HBe 抗 -HBc 结果分析

+ - - - - HBV感染或无症状携带者

+ + - - - 急性或慢性乙型肝炎，或无症状携带者

+ + - - + 急性或慢性乙型肝炎（传染性强，“大三阳”）

+ - - + + 急性感染趋向恢复（“小三阳”）

- - + + + 既往感染恢复期

- - + + - 既往感染恢复期

- - - - + 既往感染或“窗口期”

- - + - - 既往感染或接种过疫苗

该节结束

该节结束！！

8.4 基因治疗（ P327 ）

基因治疗的概念

基因治疗（ gene therapy ——） 就是向有功能缺陷的细胞补充相应功能基因，以纠正或补偿其基因缺陷，从而达到治疗的目的。

Naked DNANaked DNATarget Target

CellCell

Therapeutic Therapeutic ProteinProtein

AAVAAV

Retrovirus/LentivirusRetrovirus/Lentivirus

AdenovirusAdenovirus

NucleusNucleus

Gene Therapy Principles

1．体细胞基因治疗：把外源基因导入患者的体细胞，以治疗或预防基因接纳者个人的疾病，只有特定的个体受益，但不能遗传给后代。

2 ．种系细胞的基因治疗：在生殖细胞（精子、卵子或未分化的受精卵）中引入正常基因或修复缺陷基因以校正遗传缺陷。引入的外源基因（整合到基因组）能遗传给后代。

优点：目的基因转移到机体的所有组织并遗传给后代。

目前尚未开展，一是涉及伦理学问题；二是技术困难（诊断困难、引起新的插入突变的危险）

基因治疗的类型

8.4.4.1 基因治疗的前景分析

基因治疗与基因工程比较：1. 治疗基因人体细胞 /目的基因其它物种细胞（纯化）2. 基因治疗：降低成本3. 理论上所有治疗基因（包括非分泌蛋白）均可开展基因治疗

4. 基因治疗：技术上难度大，有效性和安全性要求高5. 基因治疗：仅 10 年历史，技术不够成熟，风险大

8.4.1.2 基因治疗的两大途径

又称间接体内基因转移，基本途径是：

I. 个体供者组织或细胞移植物 组织培养

II. 治疗基因或标记基因培养细胞

III. 选择或富集转基因细胞IV. 转染细胞实验动物或受试病人的靶器官

1. 通过回体（ ex vivo）基因转移的治疗途径

又称直接体内基因转移，将插入目的基因的表达载体直接导入体内的方法。基本途径是：

I. 含治疗基因表达载体直接注射 / 与介质结合后直接注射或用基因枪导入体内

II. 包装细胞系中包装好的复制缺陷型病毒颗粒

优点：简便省时省力，能很快观察到外源基因的表达及作用

缺点： DNA 在体内不易进入细胞，易被降解，以病毒颗粒的形式导入人体则易引起免疫反应和被补体灭活。

2. 过体内（ in vivo）基因转移的途径

基因转移的方法

1. 生物学方法逆转录病毒载体腺病毒载体腺病毒相关病毒载体单纯疱疹病毒载体2.非生物学方法直接注射脂质体受体介导

8.4.2 基因治疗的病毒载体

应该具有的基本条件：I. 携带外源基因并能组装成病毒颗粒II. 介导外源基因的转移和表达III. 对机体没有致病能力

充分了解载体病毒的基因组结构和功能（编码区 /

非编码区、结构蛋白 /非结构蛋白、必须基因 /非必须基因、包装容量等）

外源基因插入病毒基因组的非必须区

致病基因（裂解细胞、癌基因使细胞转化）删除

插入外源基因长度受限删除非必须基因 / 必须基因（由辅助病毒或宿主细胞提供该基因的功能）

8.4.2.1 病毒载体的产生

1. 重组型病毒载体选择性删除部分必须基因，如删除早期调控基因，并导入

细胞外源基因弥补该基因功能。2. 无病毒基因的病毒载体（由重组载体和辅助系统组成）I. 重组载体：外源基因表达盒、病毒复制和包装所需顺式作用元件

II. 辅助系统：病毒复制和包装所需反式作用元件优点：安全、容量大缺点：辅助病毒可能污染产品

8.4.2.2 病毒载体的产生

8.4.2.3 病毒载体在基因治疗中的应用

反转录病毒 (Retrovirus, RV) 载体

优点：基因转移的效率高，细胞宿主范围较广泛， DNA整合效率高于其它病毒载体等。缺点：只感染分裂状态的细胞，载体容量小（≤ 8kb ），目的基因在未分化的细胞中常丢失，随机整合潜在致癌的危险。

重组反转录病毒载体在转染反转录病毒包装细胞后可获得重组病毒颗粒

优点：

I. 安全，不整合到染色体上

II. 不需要宿主细胞的分裂增殖就能进入细胞

缺点：

I. 免疫原性较强

II. 不能整合到宿主细胞基因组使得外源基因表达持续时间有限

III. 插入外源 DNA 的能力也有限（≤ 7kb  ）。

腺病毒 (AV)载体

缺乏 AV 时 AAV 潜伏的感染，当用AAV 和 AV共感染时，导致裂解感染，产生 AAV粒子。

优点：

I. AAV 潜伏感染可转导 DNA 到各种细胞型（无论分裂的和未分裂的细胞）

II. 基因组高度特异性地整合到人基因组中（人 19号染色体上单一的整合位点）

缺点：插入外源 DNA 的能力有限（≤ 4.7 kb ）

腺病毒相关病毒（ AAV）载体

腺病毒相关病毒载体系统

优点：

I. 嗜神经组织

II. 能 插 入 较 长 外 源 基 因（ 20kb 或略长些

缺点：

I. 较大的基因组使得遗传操作较难进行

II. 不整合到宿主细胞基因组，表达持续的时间受限

III. 包含大量功能基因，安全水平尚待进一步观察

疱疹病毒（ HSV）载体

优点：

I. 安全，痘病毒在人类历史上已经广泛应用

II. 外源基因的容量可达 30 kb

III. 适用广泛的细胞型（可感染非分裂的细胞）

缺点：

I. 不整合入细胞基因组，故外源基因表达的时间不能持久

II. 载体过大，受免疫系统的影响也较大。

痘病毒（ Poxvirus, PV）载体

8.4.2.3 基因治疗中问题基因治疗：治疗基因 导入机体纠正或补偿相应基因功能1.靶向性基因导入系统 基因治疗的关键问题是将治疗基因送入特定得靶细胞，并在该细胞中得到高效表达；2. 外源基因表达的可控性导入基因后无调控表达将会产生严重后果。最理想的可控性是模拟人体内基因本身的调控形式；3. 治疗基因过少

导入基因的表达诱导框架图

8.4.3非病毒载体

1. 裸 DNA

2. 脂质体 /DNA复合物3. 多聚物 /DNA复合物4. 其它方法

1. 裸 DNA

方法：直接注射或基因枪轰击溶液类型对基因表达有影响：重组 DNA 可贮存于

5%~30% 的蔗糖溶液中也可用生理盐水或

PBS

2. 脂质体 /DNA复合物

1. 形成高效包装 DNA 的人造膜，与细胞膜极为相似。2. 形成脂质双层包围水溶液的脂质微球，与细胞融合后

被细胞内吞。

1. 无毒性和免疫原性2. 可生物降解，不会在体内堆积3. 可制成球状 (0.03~50 m) ，包容大小不同的生

物分子4. 可带有不同的电荷5. 具有不同的膜脂流动性、稳定性、及温度敏感性

，能适应不同的生理要求

人工脂质体膜具有如下特点

3. 多聚物 /DNA复合物阳离子多聚体DNA带负电细胞表面带负电4. 其它方法受体介导基因转移技术磷酸钙共沉淀法电穿孔法显微注射法

该章结束

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