基因治療

序言

遺傳工程技術的發展，為人類世世代代難以解決的醫療問題，提供更佳的解決之道。由 1960-1970 年間，由於對一些產生變性的病毒有了進一步的了解，科學家開始嘗試以此為一個載體，將外來基因送入一個特定的細胞內。隨著這個技術的發展及對疾病的認知逐漸加深，基因治療的觀念便因而衍生。

基因治療的定義

一種現代醫療科技，是指利用分子生物學中 DNA重組 (DNA recombination) 以及轉殖的技術，把重組之 DNA 分子傳遞至一個或多個人體染色體內，將患者有遺傳性、新陳代謝或癌症等疾病的細胞內的治病基因，加以修補或置換，使其恢復正常功能。

或者在已喪失功能的基因外，輸入額外的正常基因，以製造必要的產物，使病人得以恢復健康的。

基因治療的生物學知識

基因轉移1. 從人體抽取正常的 mRNA

2. 以此 mRNA 作為模板，利用載體進行基因轉移

3. 利用以下四種方法 , 把 mRNA 片段植入病人細胞內 :

1. 反轉錄病毒載體 (Retroviral Vector) ： 2. 腺病毒載體 (Adenoviral Vector) ： 3. 微脂粒法之基因轉殖 (liposome-mediated gene transfer) ： 4. 受體引導之基因轉殖 (Receptor-mediated gene transfer) ：

反轉錄病毒載體 (Retroviral Vector) ：

目前使用最多的，為帶有鞘膜 (envelop) 的RNA 病毒。此病毒可經由反轉錄酵素作用形成雙股 DNA ，再嵌插在宿主染色體中，達到基因轉殖及持續性表現的特性。此類型病毒的使用需顧及嵌插時造成的突變 (insertional mutagenesis) 及造成可複製能力的野生種病毒(replication competent virus, RCV) 產生等問題，因為若在包裝細胞系發生基因重組，會導致野生型 RCV 的產生，使嵌插所造成的突變機率變大。

腺病毒載體 (Adenoviral Vector) ：

為一剔除 E1 及 E3 基因的 DNA 病毒，利用同源基因重組 (homologousre combination) ，將基因表現部分的質體與絕大部分的病毒因體同時送入細胞，經重組後，在由其所提供的 E1 基因來複製重組病毒，用以感染其餘的細胞。

微脂粒法之基因轉殖 (liposome-mediated gene transfer) ： 利用一些磷脂類，具不帶電性或極性者，

以不同比例組合形成微脂粒，再將核酸與這些微脂粒混合，將 DNA 包裹其中，直接通過細胞膜送入細胞內。

受體引導之基因轉殖 (Receptor-mediated gene transfer) ： 以 DNA 特異性帶入某些細胞，將可受體之

對應配位體 (ligand) 以化學方法接上多離腇胺酸 (polylysine) 。藉由配位體與受體的結合，可將 DNA 經由胞飲作用 (endocytosis)進入細胞內。

基因治療的原理

1. 把正常的基因植入病人的 DNA 內

2. 把錯誤的基因重覆植入病人的 DNA 內

把正常的基因植入病人的 DNA 內

1. 正常基因經 DNA 連接酶以隨機方式植入病人的 DNA 內

2. 正常的基因會與異常的基因同時被轉錄及轉逆，合成蛋白質

3. 正常的基因所合成的蛋白質用作代替異常基因的功能

技術問題

引起基因突變 基因以隨機方式插入 DNA 內，會干擾正常

DNA 序列。 若插入的位置是引發癌症的操縱基因內，癌症

會同時發生形成癌細胞

這方法只對異常基因無效的病有效由於只是額外增加基因，用作產生合

適 的蛋白質。因此對於由基因產生毒素 /有 害物質的病沒有作用。

能有效治療的例子 : 糖尿病

對孟德爾隱性的病有效由於基因是隨機植入 DNA ，對於有連

鎖性的遺傳病，會無法準確插入該染色體。因此對該致病基因在獨立染色體上的病 ( 孟德爾隱性 ) 有效

把錯誤的基因重複植入病人的 DNA 內

1. 把致病基因重複植入病人 DNA 內2. 細胞會如常從 DNA 轉譯成 2倍蛋白質3. 淋巴細胞發現異常，吞噬細胞會吞掉有問

題的蛋白質，同時會抑制該基因片段4. 使致病的蛋白質數目減低

技術問題

對病毒感染有效 受病毒感染而成為帶菌者，在 DNA 內有病毒的

基因。用此技術可使致病基因運作被抑制，令致病原無法在體內繁殖。

如 : 病毒性感染 , e.g. 乙型肝炎

基因治療帶來的新希望

預防癌症

自人體基因開始被陸續確認以來，科學家均在致力研究如何利用基因對抗癌症。估計在本世紀中葉以後，亦可以發展出有效的基因療法，減少人類因癌病所帶來的痛苦和死亡威脅。 通過基因工程技術，可以大量製造出細胞因子和生理性分子，注入癌症病人體內，刺激其免疫系統中的 T淋巴細胞與及巨噬細胞，令它們的活力得到提升，以達到滅殺癌細胞的目的。

愛滋病

基因技術亦適用於被稱為「世紀絕症」的愛滋病治療上，使人類在感染到這種病毒後，可以透過基因治療，來使愛滋病毒自行步向死亡，令它不能繁殖，無法破壞病人的免疫系統。 另外，科學家還利用基因工程製造出一種沒有感染性的極強病毒核酸，以這種與愛滋病病毒結構極類似的假病毒來研製愛滋病疫苗，若能成功的話，便可以透過疫苗，來激發人體對愛滋病毒的免疫能力。

柏金遜症

目前，醫學上只知道柏金遜症是一種老化現象，還無法確定原因，只初步解出柏金遜症患者的發病機制。有少數病例發現柏金遜症可能與遺傳有關，稱為家族性柏金遜症。其中以年輕性柏金遜症候簇最具代表性，日本曾在 1998 年發現關鍵的遺傳因子。不過，此種遺傳因子會形成一種柏金遜酵素（ Parkin），而醫學界對其作用完全不瞭解，也無法掌握發病機制。此次日本成功解開柏金遜酵素的作用機制，乃世界首次重大發現，並得知柏金遜酵素為一種稱作 ubiquitinligaze 的酵素。此種酵素可將不需要的蛋白質加以分解，以免堆積在細胞內，並維持細胞的正常運作。 研究針對年輕性柏金遜症候簇患者體內柏金遜酵素的活性而進行。結果發現，所有接受測試的年輕性柏金遜症候簇患者，患者體內的柏金遜酵素不具活性，未分解的蛋白質仍堆積在細胞內，導致神經細胞死亡。 此項研究成果為柏金遜症治療方法帶來新的可能，也讓醫學界瞭解到，神經性病變的主因可能是蛋白質管理系統發生異常，對於阿耳茲海默症等其他神經性病變研究有相當大的影響。

診斷遺傳疾病

就目前的進展來說，基因藍圖最先會應用在診斷遺傳疾病上。以後醫生只要檢驗孕婦的血液，便能知悉腹中胎兒是否有家族遺傳的致病基因，如地中海貧血病、糖尿病、血癌、肌肉萎縮症和乳癌等可以致命的疾病。 若能掌握改造人類基因的技術，便更可以確保下一代均不受遺傳病的威脅。那麼，當發現胚胎含有缺憾基因時，便可以採取改造的方法，消除不良的部分，或是注入另一種特別的治療基因，待遺傳病發作時把它啟動，消滅發生病變細胞，保障嬰兒不會在成長的過程中受到遺傳病的威脅。

暑期實驗瓊脂細菌抹片

方法

以瓊脂製成培養基在身體抹出樣本接種在瓊脂上放在 38度保溫箱觀看結果