新基因載體為股骨頭壞死患者帶來(lái)希望

近日，由西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院骨科黨曉謙教授和張晨博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研發(fā)出一種可以促進(jìn)血管生成及骨再生的新型載體——雙基因共表達(dá)重組腺相關(guān)病毒載體。該載體能夠同時(shí)攜帶血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（hVEGF）及骨形態(tài)發(fā)生蛋白（hBMP）基因，研究人員已通過(guò)細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明了其所表達(dá)的hVEGF及hBMP蛋白在體外及體內(nèi)均能有效促進(jìn)血管生成及骨再生。  

        股骨頭缺血性壞死是骨科領(lǐng)域致殘率較高的疾病，特別是近年來(lái)臨床上激素的大量應(yīng)用，使得股骨頭缺血性壞死的發(fā)病率越來(lái)越高。一般認(rèn)為，股骨頭缺血性壞死伴隨骨細(xì)胞死亡后，壞死區(qū)血運(yùn)的重建和骨結(jié)構(gòu)的修復(fù)困難是本病的中心環(huán)節(jié)。隨著基因治療學(xué)的發(fā)展，以外源性導(dǎo)入細(xì)胞因子為特點(diǎn)的基因治療為該病帶來(lái)了新希望。  

        為了將目的基因同靶細(xì)胞很好地整合，研究小組使用了具有無(wú)致病性、低免疫原性及宿主范圍廣等特點(diǎn)的病毒載體——重組腺相關(guān)病毒。這種微小的載體能夠把促進(jìn)血管生成及骨再生的基因運(yùn)輸?shù)剿拗骷?xì)胞內(nèi)，在宿主細(xì)胞內(nèi)不斷復(fù)制，并且長(zhǎng)期穩(wěn)定表達(dá)。經(jīng)證實(shí)，該載體僅作用于特定的細(xì)胞與組織，在保證療效的同時(shí)更加安全。  

        骨修復(fù)的細(xì)胞因子研究中，VEGF和BMP均被認(rèn)為是對(duì)骨再生修復(fù)具有重要作用的關(guān)鍵物質(zhì)。近年來(lái)的研究結(jié)果提示，VEGF和BMP可能作用于骨形成的不同階段并存在協(xié)同作用，由BMP促進(jìn)成骨細(xì)胞分泌VEGF，使血管發(fā)生與骨形成成為相互關(guān)聯(lián)、相互促進(jìn)協(xié)調(diào)的過(guò)程。研究人員創(chuàng)新性地將VEGF基因與BMP基因共同“裝載”于重組腺相關(guān)病毒載體上，使得該載體同時(shí)具有促進(jìn)血管生成及骨再生的能力。  

        研究小組介紹，他們將獲得的雙基因共表達(dá)重組腺相關(guān)病毒載體命名為“rAAV-hVEGF165-IRES-hBMP7”，其利用了一種新的基因序列——內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)序列（IRES）構(gòu)建多基因共表達(dá)載體。該序列可在上游啟動(dòng)子的控制下和與之相連的基因共同轉(zhuǎn)錄。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，利用IRES代替內(nèi)部啟動(dòng)子，不但可使多基因共表達(dá)載體大大縮小，而且還克服了傳統(tǒng)多基因表達(dá)載體中啟動(dòng)子之間的相互抑制現(xiàn)象，使載體攜帶基因的效率大大提高。  

        研究人員利用腺相關(guān)病毒的特性讓病毒載體進(jìn)入到人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）內(nèi)，在BMSCs內(nèi)VEGF和BMP基因合成VEGF和BMP蛋白，并隨著腺相關(guān)病毒DNA的復(fù)制而復(fù)制。細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，表達(dá)出的VEGF和BMP蛋白具有生物學(xué)活性，能有效刺激血管的生成和成骨細(xì)胞的分化。動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果同樣令人鼓舞，該載體在體內(nèi)表達(dá)出的VEGF和BMP蛋白能夠有效地促進(jìn)家兔缺血下肢的血流量的恢復(fù)，并且能夠在家兔下肢肌肉內(nèi)產(chǎn)生異位骨化。  

        黨曉謙教授表示，該研究不但為骨壞死早期基因治療提供了可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論準(zhǔn)備，而且可利用多基因共表達(dá)載體能同時(shí)轉(zhuǎn)移多個(gè)協(xié)同基因的特點(diǎn)來(lái)嘗試進(jìn)行骨科領(lǐng)域的其他疾病，如骨不連等的治療，成為新的研究方向。