传统中药在基因治疗中的作用外文翻译资料

传统中药在基因治疗中的作用

摘要：在过去的四年中，基因治疗领域的研究越来越多，在过去的15年里，其临床应用已经成为现实。中医药（TCM)是补充和替代医学的一个重要组成部分，它已经发展了几千年，有自己独特的理论体系、诊断和治疗方法。TCM以其在预防和治疗传染性疾病和慢性疾病中的各种作用及其在其他现代临床实践中的应用而闻名。然而，中医药是否可应用于基因治疗是一个还没有被系统地检查的主题。在这里，我们提供了一个中医理论与基因治疗关系的概述。我们相信中医理论与基因治疗的一些原则是一致的。中药衍生的药物还可以作为基因治疗的工具、治疗基因、协同治疗的方法并作为共同给药的药物以减少副作用。我们还讨论了一些结合中医和基因治疗的可能的方法。

关键词：基因疗法；中药；综述

1、介绍

基因治疗是通过对靶细胞的修饰来对疾病进行治疗。在近30年的实验室研究后，它已成为临床现实。第一个基因治疗临床试验启动是在1990年九月，在国家卫生研究所临床中心为了治疗腺苷脱氨酶缺乏症，一种会使患者易受感染的基因疾病。截至2012年六月，超过1800个基因治疗的临床试验已经完成、正在进行或已在世界范围内被批准，其中1448个试验是在第一阶段或第一到第二阶段，322个试验是在第二阶段或第二到第三阶段以及67个试验是在第三阶段。一个重组的人体腺病毒-p53注射液（商标为今又生）在2003年十月被中国国家食品药品监督管理局（SFDA）批准作为治疗头颈部鳞状细胞癌的药物，它成为世界上第一个由政府机构批准的基因治疗产品。目前，今又生广泛应用在治疗其他各种癌症的临床试验研究。最近，在2012十一月，重组腺相关病毒（AAV）载体阿利泼金，用来治疗脂蛋白酯酶缺乏症（LPLD），从欧盟委员会获得上市许可，成为西方世界第一个基因治疗产品。所有这些临床上的突破，使基因治疗在目前的生物医学研究中最具创新性的领域之一。

中药（TCM）是补充和替代医学的一个非常重要的组成部分，已经发展了几千年带着标准理论系统，诊断和治疗方法。在中国，中医师正在努力使用各种技术以促进公众健康和治疗疾病，最近这些技术已经引起了西方世界的关注。在过去的半个世纪中，中医在预防和治疗一些传染病如肝炎、获得性免疫缺陷综合征，一些慢性疾病如癌症、高血压、糖尿病和心血管疾病的作用已得到广泛认可。然而，尽管这项研究很鼓舞人心，但中医药在基因治疗这样一个相对较新的生物医学实践中可能会发挥的作用还没有被系统地讨论过。在这里，我们提供了一个中医理论与基因表达的关系的概述，然后讨论结合中医和基因治疗的方法的例子。

2、基因表达与中医理论化基础的关系

中医是以人的整体性为指导原则，以个体为基础的辨证。《黄帝内经》写于2 000多年前，

是中国最古老的医学文本。它阐明了一个人的健康与他在子宫中所接收到的相关， 这些继承自父母，储存在肾脏中，并称为肾精。现代中医理论将肾精与作为人类健康的基础的遗传物质联系在一起。中医体质学说认为，人都有其独特的体质，包括不同的肾精。这可以从一个人独特的疾病的发病、临床表现及随后的预后中看出来。同样，现代医学也认为，个体对致病因素的敏感性、临床表现多样性及药物反应与他或她的遗传因素和基因多态性密切相关。20多年前，研究人员发现，人类白细胞抗原与人类疾病密切相关，具有多态性和连锁不平衡现象。这些特点与中医体质理论有很大的共同性。

在治疗方面，中医运用望、闻、问、切和对病人的个体综合征的诊断和治疗的总结，治疗以这个中医综合症状为基础。这就是所谓的辨证，是中医的一个主要临床过程。在这种指导下，同一疾病的患者可能有各种各样的中医证候，这是由每个病人的情况，如肾精（或遗传背景）和生活环境导致的。中医临床实践中的疾病治疗方法主要是由患者的证候决定。有趣的是，现代生物医学研究表明，每一个证候有一个特异性基因表达谱。 例如，翁等人报道了从原发性肝癌（肝癌）患者体内分离的外周血细胞中的基因表达的差异，用一种基因芯片技术，无论使用或不使用肝肾阴虚证。对数据的分析表明，mRNA和蛋白质的SEC62、细胞周期蛋白B1和杆状病毒IAP重复序列包含蛋白3（BIRC3)的表达水平能显著降低肝癌患者肝肾阴虚的证候。同时，卫等报道了79个基因在肾阴虚证患者体内和正常人体内表达的比较情况。肾阴虚证与肾阳虚证患者的差异更为显著，经确定超过145个基因的表达有差异。所有这些差异可能是特定疾病的基因治疗的目标。因此，我们认为，在中医整体观指导个体化治疗与基因治疗实验研究之间有一些共同的医学理论基础。

1. 中药制剂作为基因治疗工具

到目前为止，已经开发了各种物理，化学和生物医学的方法，引入外源基因序列的真核细胞，包括使用病毒和非病毒载体。每种方法都有自己的优点和缺点：逆转录病毒和腺病毒的病毒载体已经被应用于一些临床试验，但引起过严重的副作用。腺相关病毒载体不与任何已知的疾病相关。然而，大尺寸的基因无法转移的性质显著限制了它的使用。此外，所有病毒工具都具有免疫原性，会导致炎症，然后就会被人体免疫系统的清除， 相同的病毒载体不能起作用也是同样的原因。另一方面,，非病毒载体包括合成脂质体、阳离子脂质体、聚合物纳米粒子有不限制转基因的大小、免疫原性较低和易于制备的优势。但是，它们的效率、特异性、成本效益和潜在的细胞毒性一般都不太为人所知。

郑博士和他的同事的第一次通过口服给药使用中药作为基因治疗的工具的尝试被报道和讨论过了。他们通过感染携带一种叫做氯霉素乙酰转移酶（CAT）的抗生素氯霉素的细菌性解毒酶基因的重组烟草花叶病病毒（rTMV）载体构建转基因烟草。转基因烟草生产了大量的rTMV-CAT基因和其相应的mRNA以及蛋白质。 有趣的是，口服转基因烟草的大鼠体内一周后能在空肠黏膜检测到CAT活性。虽然其他的解释可能存在，但其中一个可能性的机制可能涉及外源核酸在大鼠胃肠道黏膜中的传递和表达。从理论上讲，中药和动物细胞中的核酸会在煎煮的过程中变性，其次是口服给药后进一步变性，这是因为经过肠液的热处理以及最重要的是，胆汁酸形成的脂质/核酸复合物最后作为脂质转移到真核细胞。然而，几个问题仍需要充分研究，如转移效率、大小限制和潜在的免疫反应。除此之外，科学家们也努力从中药材中提取出纯化的分子。据报道，从白芨中分离和制备的阳离子多糖具有包含和保护质粒DNA免受DNA酶分解的能力。 此外，通过肝动脉注射给药，多糖/基因复合物可以成功地转染体外培养的细胞系和体内肝细胞。基因载体的另一个有前途的替代作用是天然聚合物柔性管 的发展。碳纳米管已被广泛的作为一种非病毒传递系统，最近我们和其他人利用从芳香植物如甘蔗属的高粱和甘蔗中分离出的细胞壁聚合物木质素合成了碳纳米管。 宫颈癌细胞的细胞毒性研究表明，耐受性高达90毫克/毫升，这是观察到的碳纳米管耐受性的10倍。共聚焦显微镜成像表明，木质素纳米管制剂无需辅助剂就能进入宫颈癌细胞，而碱木质素纳米管制剂具有穿透细胞的能力。我们进一步表明，脱氧核糖核酸可以被木质素吸收。因此，宫颈癌细胞暴露于木质素纳米管DNA编码绿色荧光蛋白（GFP）导致GFP的转染和表达。这些功能使木质素的碳纳米管作为DNA载体，在实验室研究揭示了其在小鼠体内的疗效和潜在的毒性。

一些中药肽有溶解细胞膜的作用，可作为提供外源DNA的工具。蜂毒作为一种常用的中药药物，具有抗菌、抗病毒、抗炎等作用。 蜂毒是蜜蜂毒液的主要有毒成分，是一种阳离子膜裂解肽。Ogris博士和他的同事把由26个氨基酸的肽链和阳离子聚合物聚乙烯亚胺（PEI）和质粒DNA用共价键连接，组成了蜂毒肽。与未改性的PEI相比，在范围广泛的细胞系的转染活性大大增加，显而易见，提高膜的溶解活性是一个潜在的机制。接下来，确定这项技术是否可以应用于PEI介导的传递在体内的治疗是有趣的。最近，张等人通过耦合十八部分的蜂毒肽的N-末端构建了新型基因载体，并报道转染效率比未改性前可提高10倍以上。 其次，这种新的系统的效率需要在体内确定。

中医药的传递机制产生了多种中药衍生物，包括人参皂苷、粉防己碱、三七总皂甙、紫杉醇。然而，通过共轭小分子从中药植物分离脂质体修饰很少被研究。一些研究已经取得了令人鼓舞的结果。例如，毛等人合成3-丁二酸-30-硬脂醇甘草次酸酯，对肝脏有特殊的亲和力，通过乙醇注入法的分子斑蝥素脂质体的制备及改性。 结果表明，该分子的加入不影响脂质体的物理和化学性质，小鼠通过静脉注射后改进的多相脂质体肝浓度明显高于未修饰的脂质体。 从理论上讲，一个表面带有不同糖基的脂质体在体内可以得到不同的分布，这些表面修饰的脂质体是有希望用于基因治疗的工具。

1. 中药制剂作为治疗基因

中药药物治疗的另一个潜在领域涉及各种蛋白质和多肽，这些可能成为用来治疗恶性肿瘤如癌症的自杀基因。

蜂毒肽，如上面提到的，是一个26个氨基酸的肽和代表了一大类膜活性肽表现出膜的破坏活动， 特别是当与其他传递系统合并。各种癌细胞，包括肾、肺、肝、前列腺、膀胱、乳腺和白血病细胞，可成为蜂毒的目标。李等人构建了一种携带由肝癌特异性启动子驱动的蜂毒肽编码基因的重组腺病毒载体，alpha;-甲胎蛋白启动子（AFPp），表明其抑制增殖和诱导肝癌细胞凋亡。 天花粉蛋白（TCS）是从栝楼块根分离出的主要的活性蛋白成分，在中国已超过一千年被用作堕胎药。其酶活性被公认为I型核糖体失活蛋白，通过对该蛋白的系统管理，产生抗肿瘤作用。虽然TCS基因的核苷酸序列是20多年前定的，只在最近几年才有TCS基因传递进入细胞的要求。彭等人构建的TCS表达重组质粒表明TCS在人宫颈癌细胞的表达，显著抑制体外细胞生长。虽然强调机制仍需要充分的研究，我们的团队正试图在人肝癌裸鼠移植瘤模型中通过优化rAAV3载体TCS基因驱动的系统管理实现抑制肿瘤的AFPp。另一个例子是从东亚钳蝎研究镇痛抗肿瘤肽（AGAP）。再次，在AFPp驱动下，它被金等人克隆到表达载体中，结果显示，AGAP在HepG2细胞中的表达明显抑制其生长。

最近，张博士的团队报道了一个有趣的发现：外源性的植物微RNA（miRNA）通过食物摄入存在于多种动物的血清和组织中。此前，该团队已表明，一些miRNA在大米中很丰富，中国人血清也是miRNA最高度富集源。更引人注目的是，很明显，这些循环的植物miRNA有调控宿主哺乳动物靶基因的表达的能力。尽管关于数据的解释仍有争议，但它可以提供一个新的机制的基础关于中医药如何与人体互动。

5、中药制剂作为转基因表达的增强剂

转基因表达是基因治疗过程中最大问题之一。减少载体剂量而提高转基因表达的方法仍然是充分利用的一个关键的挑战，如果不是所有的在临床应用的载体。 例如，基于重组腺相关病毒的载体已成功地运用在最近为血友病B基因治疗的临床试验中。在本试验中的向量的优化包括从2型到8型重组腺相关病毒衣壳的转换，一个自补腺相关病毒基因组而不是一个单一的链，通过速率限制病毒的第二链DNA的合成密码子优化因子IX基因。然而，大的载体（2times; 10的病毒基因组/公斤）仍然需要， 引起CD8T细胞反应，病毒衣壳的这些要求达到正常F.IX水平的 5% - 10%。为了解决这个问题，已经开发了许多化学和物理方法，以提高基因治疗的效率。例如，一些化疗药物已被用于诱导细胞应激和提高rAAV转导包括如蛋白酶体抑制剂MG-132、钙蛋白酶抑制剂I和硼替佐米；如羟基脲和阿非迪霉素的DNA合成抑制剂；和拓扑异构酶抑制剂如依托泊苷、喜树碱。中医药在提高基因治疗效率上也扮演重要角色。

最近的数据已经表明，从中药中提取的生物活性的单体化合物可以利用于以病毒载体为基础的基因治疗，以提高其转导效率。张某等人报道，雷公藤红素和从雷公藤根皮中分离出的化学单体有显著增强腺相关病毒载体介导的转基因在小鼠脂肪组织表达的能力。增强活性的机制包括抑制细胞内蛋白酶活性，已发现在病毒转导中起着重要的作用。 后来，王某等人发现，从粉背南蛇藤素中分离出的叫扁蒴的甲基异构体有着相对较低的半数抑制浓度（IC50）来抑制细胞内蛋白酶活性，这使得rAAV2 和rAAV8在体外和体内转染更高效。同时，萨穆尔斯基博士的小组发现砷化合物，美国食品与药物管理局批准的化疗药物，再加上一个著名的中医药砒霜，在细胞产生活性氧（ROS）和rAAV病毒稳定积累在核周区域。因此，该化合物导致在体外和体内细胞内的载体基因组拷贝数和随后的转基因表达增加。我们的研究在测试另一个活性氧发生器—从中药蟾酥中分离的强心甾体蟾毒灵，和重组腺病毒载体转导效率（未发表的数据）。所有这些努力表明中药衍生的蛋白酶体抑制剂和活性氧发生器在未来的病毒载体基因治疗中的潜在价值。

1. 中医药物协同治疗

中医已经发展了几千年，有着特定理论系统、诊断和治疗各种条件。相比之下，基因治疗是相对较新用于少数疾病的领域：主要的遗传病，如血友病LPLD；恶性肿瘤、非癌症等疾病。然而，人们努力将中药治疗与基因治疗结合，以达到协同治疗效果的。

得力生注射液（DLS），中药药源是人参、黄芪、西班牙绿芜菁的蟾酥、斑蟊素的分泌物，通常用于治疗肝癌和其他癌症。2006年，DLS与基因一起使用（重组人p53腺病毒注射液）于肝癌小鼠模型时，观察到了协同抗肿瘤效果。有用的数据也从中草药药物临床试验得出，艾迪注射液用于肿瘤的治疗。其主要成分包括斑蝥（西班牙蝇）、刺五加、黄芪和人参。石等建议，原发性肝癌患者用今又生注射液和艾迪注射液治疗后，治疗效果可能显著增强。

除抗肿瘤药物来源于中草药，具有免疫调节功能的中药制剂也可与基因治疗一起用于治疗癌症。六味地黄是一个经典的方剂， 由地黄、山茱萸、丹皮、芍药、 茯苓和泽泻组成，具有滋阴益肾的功

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