張國(guó)海，王啟釗，張景紅，許瑞安,2

1 華僑大學(xué)分子藥物學(xué)研究所，泉州 362021

2 分子藥物教育部工程研究中心，泉州 362021

綜 述

microRNA調(diào)控的靶向性病毒載體在基因治療中的應(yīng)用

張國(guó)海1，王啟釗1，張景紅1，許瑞安1,2

1 華僑大學(xué)分子藥物學(xué)研究所，泉州 362021

2 分子藥物教育部工程研究中心，泉州 362021

安全、有效、具有靶向性的病毒載體是基因治療藥物在臨床上得以應(yīng)用的關(guān)鍵。microRNA是一類(lèi)單鏈、內(nèi)源性的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控小分子，它的發(fā)現(xiàn)為開(kāi)發(fā)具有靶向性調(diào)控能力的病毒載體提供了新的研究方法。以下在介紹microRNA調(diào)節(jié)病毒載體靶向性原理的基礎(chǔ)上，著重介紹 microRNA在清除復(fù)制能力病毒的污染、消除轉(zhuǎn)基因特異性免疫、增強(qiáng)腫瘤靶向性基因治療、開(kāi)發(fā)活體疫苗等領(lǐng)域的應(yīng)用。

基因治療，microRNA，病毒載體，靶向性調(diào)控

Abstract:A safe and effective targeting viral vector is the key factor for successful clinical gene therapy. microRNA, a class of small, single-stranded endogenous RNAs, act as post-transcriptional regulators of gene expression. The discovery of these kind regulatory elements provides a new approach to regulate gene expression more accurately. In this review, we elucidated the principle of microRNA in regulation of targeting viral vector. The applications of microRNA in the fields of elimination contamination from replication competent virus, reduction of transgene-specific immunity, promotion of cancer-targeted gene therapy and development of live attenuated vaccines were also discussed.

Keywords:gene therapy, microRNA, viral vector, targeting regulation

病毒載體因具有轉(zhuǎn)染效率高、表達(dá)時(shí)間長(zhǎng)、感染細(xì)胞廣泛等優(yōu)勢(shì)，在基因治療的載體選擇中一直備受關(guān)注[1]。但是在將外源基因?qū)爰?xì)胞的過(guò)程中，病毒載體本身以及編碼基因產(chǎn)物的非特異性表達(dá)常常引起免疫反應(yīng)，以致封閉目的基因的表達(dá)而使其失去治療效果[2]。因此開(kāi)發(fā)安全、有效、靶向性的病毒載體是基因治療取得進(jìn)一步成功的關(guān)鍵。作為轉(zhuǎn)錄后調(diào)控分子，microRNA在調(diào)節(jié)病毒載體靶向性的成功應(yīng)用[3-6]，使基因治療在造福人類(lèi)的道路上又向前邁進(jìn)了堅(jiān)實(shí)的一步。它不但能從根源上解決具有復(fù)制能力病毒的污染問(wèn)題，還能夠消除轉(zhuǎn)基因特異性免疫，開(kāi)發(fā)腫瘤特異性基因治療，拓展基因治療的新領(lǐng)域。本文就 microRNA調(diào)節(jié)病毒載體靶向性在基因治療中的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

1 基于microRNA的靶向性病毒載體的構(gòu)建

microRNA調(diào)節(jié)病毒載體的靶向性源于它作為轉(zhuǎn)錄后小分子調(diào)節(jié)物的作用機(jī)理。它主要通過(guò) 5′端的前 2～8個(gè)核苷酸的種子序列 (Seed sequence) 識(shí)別 mRNA 3′端非翻譯區(qū) (3′UTR) 來(lái)實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)節(jié)基因的表達(dá)[7]。因此將含有特定microRNA靶向元件 (miRNA target element，miRTE) 的靶盒置于目的基因或病毒載體關(guān)鍵元件的3′UTR區(qū)，就能通過(guò)內(nèi)源性的microRNA來(lái)調(diào)控目的基因的表達(dá)，達(dá)到在轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)節(jié)病毒載體的靶向性[6]。

圖1 miRTE-病毒載體的構(gòu)建Fig.1 Construction of viral vector containing miRTE. (A) MicroRNA Eliminated contamination of replication competent virus. If there were replication competent virus during vector production, the replication competent virus can’t replicate by interfering capsid genes expression in targeted tissue. (B) Tissue-specific expression of transgenes. When the viral vectors transfect the unwanted tissue or cell, transgene can’t express under the interference of miRTE associated microRNA. First Incorporation four tandem copies of a single miRTE (red) into the viral vector helper plasmid (A) or 3′UTR of a function gene (B), then the viral plasmid and the packaging plasmids co-infect the packaging cell, after the encapsidation of viral DNA, viral vectors containing miRTE are harvested.

目前miRTE-病毒載體的構(gòu)建主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是將特定的miRTE克隆到病毒包裝所需輔助質(zhì)粒中 (圖 1A)，以達(dá)到在以特定組織為靶器官的基因治療中解決具有潛在復(fù)制能力病毒的污染問(wèn)題；另一類(lèi)是將特定的miRTE克隆到目的基因的3′UTR (圖1B)，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物的細(xì)胞或組織特異性表達(dá)。在這兩類(lèi)病毒載體的構(gòu)建中，miRTE數(shù)量和種類(lèi)的選取至關(guān)重要。已有文獻(xiàn)報(bào)道將4個(gè)相同的miRTE串聯(lián)置于載體上能達(dá)到最佳的調(diào)控效果[5]，低于或超過(guò) 4個(gè)都會(huì)減弱其調(diào)控效果[8]。miRTE種類(lèi)的選取則主要取決于其對(duì)應(yīng)的內(nèi)源性 microRNA的數(shù)量和分布情況。理想的microRNA應(yīng)在數(shù)量上占優(yōu)勢(shì)以達(dá)到調(diào)控的有效性，同時(shí)在分布上具有特異性 (表1)，以達(dá)到調(diào)控的靶向性。如肝組織特異性 microRNA、miR-122a因在體內(nèi)的含量非常高，且僅在肝臟、大腦等少數(shù)組織中表達(dá)，故常常被用于調(diào)控病毒載體的靶向性[10-12]；或者在病理情況下變化較明顯的microRNA，如在腫瘤中起抑癌作用的 microRNA，在正常組織中大量表達(dá)在癌組織中卻明顯下調(diào)，據(jù)此可以構(gòu)建靶向于癌組織的病毒載體[13-14]。

表1 組織特異性microRNA表達(dá)[6,9-12]Table 1 Tissue-specifc microRNA expression[6,9-12]

miRTE-病毒顆粒包裝的基因組中含有外源性的miRTE序列，這種序列對(duì)于病毒的包裝效率和基因的表達(dá)是否有影響呢？本實(shí)驗(yàn)室的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究顯示，這種外源性的miRTE序列對(duì)病毒載體的包裝和基因的表達(dá)幾乎沒(méi)有影響[15]。在生產(chǎn)AAV所需的衣殼蛋白輔助質(zhì)粒中加入肝組織特異性的 miR-122和造血特異性的 miR-142-3p的 miRTE序列后，與原輔助質(zhì)粒相比，生產(chǎn)的 rAAV病毒顆粒無(wú)論在產(chǎn)量還是感染效率上都沒(méi)有明顯的區(qū)別，這說(shuō)明加入miRTE序列后對(duì)病毒包裝和基因表達(dá)不會(huì)產(chǎn)生顯著影響。肌肉內(nèi)注射rAAV-LacZ經(jīng)X-gal染色發(fā)現(xiàn)，兩種輔助質(zhì)粒產(chǎn)生的病毒載體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因數(shù)量在肌肉組織內(nèi)類(lèi)似；在肝臟中，由新型輔助質(zhì)粒包裝成的rAAV-FIX (凝血因子IX) 在開(kāi)始的4～6周內(nèi)表達(dá)逐漸增加，并達(dá)到1 000 ng/mL的峰值，與傳統(tǒng)的rAAV載體所表達(dá)出來(lái)的效能基本一致[15]。

2 microRNA靶向性調(diào)控能力在基因治療中的應(yīng)用

2.1 從根源上解決具有復(fù)制能力病毒的污染問(wèn)題

用于基因治療的病毒載體都是經(jīng)過(guò)遺傳改造后只保留了病毒復(fù)制所需順式元件的改造載體，對(duì)人體無(wú)害[1]。但是在病毒包裝過(guò)程中，由于同源重組或非同源重組的原因會(huì)產(chǎn)生具有復(fù)制能力的病毒，致使在治療過(guò)程中引發(fā)免疫反應(yīng)而關(guān)閉功能基因的表達(dá)[16]。為了降低具有復(fù)制能力病毒的污染，本實(shí)驗(yàn)室[15]對(duì)含有miR-122和miR-142-3p miRTE的新輔助質(zhì)粒產(chǎn)生的 rAAV載體進(jìn)行了細(xì)胞學(xué)研究。實(shí)驗(yàn)表明，新型輔助質(zhì)粒攜帶的Cap基因能在293細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)，且新體系生產(chǎn)的病毒無(wú)論在數(shù)量上還是品質(zhì)上都和原來(lái)相似。在肝細(xì)胞系中Cap基因的表達(dá)急劇減少，在肝臟中，99.9%的Cap基因表達(dá)受到抑制，蛋白印記的方法未檢測(cè)到Cap基因的表達(dá)產(chǎn)物。目前本課題組正在著手進(jìn)行由新輔助質(zhì)粒包裝的 rAAV載體的免疫反應(yīng)研究，如果成功，將可能解決肝臟內(nèi)具有復(fù)制能力 AAV病毒污染而引發(fā)的免疫反應(yīng)。這種新方法同樣可以應(yīng)用于其他類(lèi)型病毒載體的構(gòu)建，進(jìn)一步解決基因治療中由復(fù)制能力病毒污染而引起的免疫問(wèn)題。

2.2 消除轉(zhuǎn)基因特異性免疫反應(yīng)

免疫問(wèn)題仍是基因治療無(wú)法在臨床上取得突破性進(jìn)展的關(guān)鍵所在[17]。到2009年12月，世界范圍內(nèi)各國(guó)批準(zhǔn)的基因治療臨床實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已經(jīng)達(dá)到1 579項(xiàng) (http://www.abedia.com/wiley/)，卻由于存在免疫反應(yīng)、轉(zhuǎn)染效率等問(wèn)題，迄今只有一項(xiàng)基因治療產(chǎn)品面世。在基因治療的過(guò)程中，很多因素都能誘發(fā)免疫反應(yīng)[2]。但以病毒載體本身以及轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物在抗原遞呈細(xì)胞中表達(dá)所引起的特異性免疫最為重要[18]，它是當(dāng)前基因藥物無(wú)法持久表達(dá)的主要障礙[19]。

為了解決這一難題，Brown等[20]率先將microRNA引入到克服轉(zhuǎn)基因特異性免疫反應(yīng)領(lǐng)域，并取得了突破性的進(jìn)展，作者認(rèn)為，慢病毒介導(dǎo)的FIX不能持續(xù)維持高水平表達(dá)乃是慢病毒轉(zhuǎn)染脾臟來(lái)源的造血世系細(xì)胞并表達(dá)目的基因而誘發(fā)針對(duì)FIX的免疫反應(yīng)所致。為此，研究人員將造血細(xì)胞特異性表達(dá)的miR-142-3p的4個(gè)miRTE克隆到目的基因的 3′UTR，以綠色熒光蛋白為報(bào)告基因的研究發(fā)現(xiàn)，在人類(lèi)U937單核細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞中，慢病毒介導(dǎo)的綠色熒光蛋白的表達(dá)量下降了近 100倍，而在 293細(xì)胞中表達(dá)量沒(méi)有顯著變化。隨后，他們又將這一成果用于 B型血友病治療。正如預(yù)期，含有4個(gè)miR-142-3p miRTE的慢病毒載體可使FIX持久穩(wěn)定的表達(dá)，且未發(fā)現(xiàn)抗-FIX的抗體，更沒(méi)有發(fā)生由FIX引起的免疫反應(yīng)[21]。這充分說(shuō)明由microRNA調(diào)節(jié)的靶向性病毒載體可以消除轉(zhuǎn)基因表達(dá)所引起的特異性免疫反應(yīng)。此外，microRNA介導(dǎo)的質(zhì)粒 DNA同樣具有消除免疫反應(yīng)的效果。為了驗(yàn)證這種消除特異性免疫反應(yīng)的方法能否以及在多大程度上發(fā)揮作用，Wolff等[22]首次以質(zhì)粒 DNA為載體，將4個(gè)miR-142-3p miRTE克隆到目的基因的3′UTR來(lái)驗(yàn)證該方法的有效性。他們的可行之處在于既采用了 microRNA調(diào)控，又使用了組織特異性啟動(dòng)子調(diào)控，并配合使用胞內(nèi)蛋白和分泌蛋白進(jìn)行了雙驗(yàn)證。結(jié)果顯示由microRNA調(diào)節(jié)的靶向性載體可以消除轉(zhuǎn)基因表達(dá)所引起的特異性免疫反應(yīng)，特別是配合使用組織特異性啟動(dòng)子，可達(dá)到最佳效果。

2.3 增強(qiáng)溶瘤病毒的腫瘤靶向性基因治療

越來(lái)越多的研究表明宿主來(lái)源的 microRNA在病毒的復(fù)制和翻譯過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用，通過(guò)作用于病毒轉(zhuǎn)錄后元件，既可以抑制病毒感染[23-24]，也可以促進(jìn)病毒的感染[25-26]，這為開(kāi)發(fā) microRNA用于腫瘤靶向性基因治療提供了強(qiáng)有力的佐證。

2.3.1增強(qiáng)腫瘤靶向性

溶瘤病毒治療和自殺性基因治療已被證明是腫瘤靶向性基因治療的兩種行之有效的方法[27]。目前國(guó)內(nèi)外正在開(kāi)發(fā)的溶瘤病毒有腺病毒、單純皰疹病毒(HSV)、新城疫病毒、水皰性口炎病毒(VSV) 和脊髓灰質(zhì)炎病毒等10多種。由于病毒具有復(fù)制能力以及在向瘤內(nèi)注射過(guò)程中存在擴(kuò)散等問(wèn)題，毫無(wú)疑問(wèn)提高溶瘤病毒的腫瘤靶向性是其在臨床上取得成功的關(guān)鍵。

研究表明 microRNA介導(dǎo)的調(diào)節(jié)可以提高溶瘤病毒的腫瘤靶向性。Edge等[13]通過(guò)將 let-7 miRTE置于野生型VSV基質(zhì)蛋白的3′UTR，發(fā)現(xiàn)VSV在正常組織中不能復(fù)制，只能專(zhuān)一性地在腫瘤組織中生長(zhǎng)。這是由于let-7在正常組織中表達(dá)量很高，但在腫瘤組織中表達(dá)明顯下降，載有l(wèi)et-7 miRTE的野生型VSV因受到let-7的調(diào)節(jié)而在正常組織中失去了復(fù)制能力。與 let-7相似，miR-143 和 miR-145在正常組織中表達(dá)量很高，但在乳腺癌組織中表達(dá)明顯下調(diào)。同樣基于microRNA表達(dá)量的變化，Lee等[14]將miR-143 和 miR-145用于調(diào)控HSV的腫瘤靶向性，并成功構(gòu)建了專(zhuān)一性靶向乳腺癌組織的溶瘤病毒。

2.3.2降低毒副作用

作為一種新型溶瘤病毒，腺病毒的開(kāi)發(fā)一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。研究表明腺病毒在向瘤內(nèi)注射過(guò)程中極易擴(kuò)散進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，感染肝組織，從而誘發(fā)肝毒性。因而肝毒性問(wèn)題是腺病毒可否用于溶瘤病毒基因治療的瓶頸。為了攻克這一技術(shù)難關(guān)，幾乎兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)報(bào)道了利用 microRNA介導(dǎo)的調(diào)節(jié)作用來(lái)消除腺病毒所引發(fā)的肝毒性問(wèn)題[11,28]。他們都采用了肝組織特異性 miR-122a作為調(diào)節(jié)分子，通過(guò)將其miRTE克隆到腺病毒關(guān)鍵基因E1A的3′UTR上，從而構(gòu)建出了只能在其他組織復(fù)制而無(wú)法在肝組織復(fù)制的腺病毒。Cawood等[11]進(jìn)一步證實(shí)這種經(jīng)修飾的腺病毒絲毫沒(méi)有減弱其對(duì)腫瘤的殺傷能力，進(jìn)而為腺病毒的成功開(kāi)發(fā)提供了有利證據(jù)。與此同時(shí)，腺病毒介導(dǎo)的自殺性基因治療也因肝毒性的降低而變得更加安全、有效[12]。

此外，柯薩奇病毒 A21(CVA21) 所引發(fā)的肌肉毒副作用是困擾其成功用于溶瘤病毒治療的原因所在。體內(nèi)試驗(yàn)表明CVA21在大鼠體內(nèi)能使腫瘤迅速退化，但同時(shí)會(huì)引起肌肉麻痹?；罱M織檢測(cè)發(fā)現(xiàn)CVA21僅存在于腫瘤組織和骨骼肌中，而不存在于其他組織，因此消除CVA21向骨骼肌組織的擴(kuò)散是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。Kelly等[29]首次采用雙靶向的microRNA調(diào)控成功地解決了這一難題。他不但證明了將肌肉組織特異性miR-133和miR-206的miRTE置于CVA21的3′UTR能成功抑制其向肌肉組織的擴(kuò)散，還驗(yàn)證了兩個(gè)miR-133和兩個(gè)miR-206 miRTE的聯(lián)合應(yīng)用要比4個(gè)miR-133或miR-206 miRTE的調(diào)控效果要好[29]。

VSV由于對(duì)免疫系統(tǒng)的敏感性特別是對(duì)Ⅰ型干擾素的敏感性而在正常組織中很容易被清除，但是這種易損性在大部分腫瘤組織中卻不起作用，正是基于這種原因以VSV為溶瘤病毒的基因治療已進(jìn)入了Ⅰ期臨床實(shí)驗(yàn)[30]。但是，VSV仍具有潛在的神經(jīng)毒性，可引起致命性的大腦炎，因此消除VSV向中樞神經(jīng)系統(tǒng)的滲透是其在臨床上取得廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。

先前有很多研究致力于消除VSV的神經(jīng)毒性，諸如修飾VSV的基因組使其對(duì)干擾素更敏感，雖然可以減弱病毒的毒性但同時(shí)也降低了病毒的抗腫瘤能力。為了避免削弱病毒的抗腫瘤能力，Stojdl等[31]采用microRNA介導(dǎo)的調(diào)控作用調(diào)節(jié)VSV在大鼠體內(nèi)的分布以達(dá)到減弱病毒神經(jīng)毒性的同時(shí)又不影響病毒抗腫瘤能力的目的。通過(guò)將大腦特異性 miRTE置于 VSV 基因組關(guān)鍵基因 (N gene，L gene) 的3′UTR從而構(gòu)建重組型VSV(rVSV)，細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示大腦特異性 microRNA對(duì)于 rVSV的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)影響不大，體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明外源性的大腦特異性microRNA mimics并不能顯著降低rVSV的細(xì)胞毒性，只有內(nèi)源性表達(dá)的大腦特異性 microRNA才能顯著減弱rVSV的細(xì)胞毒性。為了驗(yàn)證rVSV在大腦組織中毒性的減弱情況，作者將1×104rVSV注射到免疫缺陷鼠體內(nèi)，對(duì)其觀察了35 d未發(fā)現(xiàn)任何并發(fā)癥發(fā)生。特別是將大腦特異性miR-125的miRTE置于L gene 3′UTR的rVSV (VSV 125r L)，在顱內(nèi)注射1周后，10只大鼠中有9只大鼠正常，未發(fā)現(xiàn)神經(jīng)毒性，且能健康生活到病毒注射后35 d；而在顱內(nèi)分別注射VSV-Luc，VSV 125r M和VSV 206r L的大鼠則在 1周后發(fā)生了嚴(yán)重的神經(jīng)毒性癥狀。作者又進(jìn)一步驗(yàn)證了 rVSV的溶瘤能力，通過(guò)將1×109rVSV注入到預(yù)先造好的腫瘤模型中，在第3天通過(guò)靜脈注射的方式將 1×109rVSV導(dǎo)入大鼠體內(nèi)，通過(guò)對(duì)腫瘤大小的檢測(cè)和熒光圖像的采集，發(fā)現(xiàn)rVSV與VSV相比，無(wú)論是抗腫瘤能力還是病毒在瘤內(nèi)的復(fù)制能力均沒(méi)有明顯區(qū)別[31]。

2.4 開(kāi)發(fā)腫瘤免疫基因治療

腫瘤免疫治療是利用機(jī)體自身的免疫系統(tǒng)清除腫瘤的過(guò)程。開(kāi)發(fā)腫瘤免疫治療的最大難題是需要激活大量的具有相同腫瘤專(zhuān)一性的T淋巴細(xì)胞以進(jìn)行持久的治療。研究表明在造血干細(xì)胞中表達(dá)腫瘤特異性的T細(xì)胞抗原受體(TCR) 能夠持續(xù)激活腫瘤專(zhuān)一性的T淋巴細(xì)胞而達(dá)到免疫治療的目的[32]。載體介導(dǎo)的TCR既在胸腺細(xì)胞中表達(dá)又在成熟的T細(xì)胞中表達(dá)，因此就存在一個(gè)潛在問(wèn)題：T細(xì)胞會(huì)對(duì)遺傳環(huán)境產(chǎn)生耐受，進(jìn)而把自身的腫瘤抗原當(dāng)作胸腺細(xì)胞克隆刪除的結(jié)果而無(wú)法激活[33]。因此只在 T細(xì)胞表達(dá)TCR，不在胸腺細(xì)胞中表達(dá)TCR將可以避免這一負(fù)選擇而進(jìn)行持續(xù)的免疫治療。Papapetrou等[34]首次證明了miR-181a可以調(diào)控TCR在胸腺細(xì)胞和成熟T細(xì)胞中分開(kāi)表達(dá)。miR-181a在胸腺細(xì)胞中表達(dá)量很高，但在T細(xì)胞中表達(dá)量急劇下降。通過(guò)將 miR-181a miRTE克隆到編碼抗原受體的慢病毒載體上，然后將其導(dǎo)入鼠BM細(xì)胞中，TCR的表達(dá)在胸腺細(xì)胞中被選擇性抑制，但在T細(xì)胞中恢復(fù)了表達(dá)，并且對(duì)腫瘤的攻擊有免疫保護(hù)作用[34]。這說(shuō)明 microRNA調(diào)節(jié)病毒載體的靶向性可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)基因在不同細(xì)胞中的選擇性表達(dá)，從而為腫瘤免疫基因治療的開(kāi)發(fā)提供了有利的工具。

2.5 開(kāi)發(fā)減毒活體疫苗

疫苗是抵抗病毒感染最有效的方法，在美國(guó)，每年因病毒感染而導(dǎo)致的死亡率下降了 99.9%[35]。在所有種類(lèi)的疫苗中，活體疫苗因能激活免疫系統(tǒng)的全部元件，而成為世界各國(guó)競(jìng)相開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。目前活體疫苗開(kāi)發(fā)的主要障礙是缺乏一套有效的減毒方法，減毒后的疫苗仍具有恢復(fù)致病性的潛能。與此同時(shí)，病毒只有在特定組織復(fù)制才會(huì)引發(fā)疾病，如骨髓灰質(zhì)炎病毒在腸胃中復(fù)制不會(huì)威脅生命，只有在腦干和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元感染才會(huì)誘發(fā)骨髓灰質(zhì)炎[36]。因此開(kāi)發(fā)具有組織特異性的活體疫苗是活體疫苗消除其毒副作用的一條新途徑。

作為一個(gè)新領(lǐng)域，Barnes等[37]首次證明了microRNA同樣可以用于開(kāi)發(fā)減毒活體疫苗。通過(guò)將內(nèi)源性的let-7a和miR-124a的miRTE分別置于骨髓灰質(zhì)炎病毒的5′UTR和兩個(gè)編碼元件之間，發(fā)現(xiàn)修飾后的病毒不能在中樞神經(jīng)系統(tǒng)復(fù)制，并且大大降低了致病性。體內(nèi)試驗(yàn)顯示野生型髓灰質(zhì)炎病毒的半致死劑量只有 2.2×106病毒顆粒 (Plaque-forming unit，PFU)，而經(jīng)修飾的病毒其半致死劑量高達(dá)1×108PFU，當(dāng)將1×108PFU的野生型病毒通過(guò)肌肉注射的方式注入小鼠體內(nèi)，可迅速感染中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并在 6 d內(nèi)引起麻痹和死亡；而將1×108PFU的修飾型病毒注入小鼠體內(nèi)不會(huì)引起麻痹或死亡。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了將其開(kāi)發(fā)成疫苗的可行性，通過(guò)向小鼠腹腔內(nèi)注射修飾后的病毒，發(fā)現(xiàn)其免疫原性要優(yōu)于現(xiàn)在使用的疫苗，且對(duì)野生型病毒的再次攻擊具有免疫反應(yīng)[37]。雖然這是 microRNA用于減毒活體疫苗開(kāi)發(fā)僅有的一個(gè)例子，它卻為活體疫苗的開(kāi)發(fā)提供了新的思路。

3 展望

基因治療在人類(lèi)疾病治療中的地位越來(lái)越來(lái)重要，特別是在治療諸如癌癥[38]、糖尿病[39]、白血病、血友病[40]等現(xiàn)在用其他治療方法尚無(wú)法完全治愈的疾病方面所具有的前景被人們所普遍看好。但是由于載體本身[41]、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物的非特異性表達(dá)等[2]常常引起免疫反應(yīng)，致使基因藥物無(wú)法進(jìn)行持久治療。因此載體的靶向性、治療基因的可控性、免疫問(wèn)題的祛除與克服仍是當(dāng)前基因治療迫切需要解決的問(wèn)題。

microRNA調(diào)節(jié)的靶向性病毒載體在基因治療領(lǐng)域的成功開(kāi)發(fā)，為解決當(dāng)前面臨的難題提供了新的思路和方法，但同時(shí)也應(yīng)看到許多問(wèn)題尚待回答。如microRNA的具體調(diào)節(jié)機(jī)制以及其在生命周期中的確切作用，能起到靶向性調(diào)節(jié)的microRNA的最低含量，能發(fā)揮最佳調(diào)控作用的 miRTE的數(shù)目以及相互之間的空間距離，miRTE在病毒載體上的插入位點(diǎn)等問(wèn)題?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為將 miRTE插入功能基因或重要元件的 3′UTR上能發(fā)揮較好的調(diào)控效果[10,13,29]，但也有研究顯示將其插入 5′UTR上亦能發(fā)揮調(diào)控效果[37]?？傊?，這些問(wèn)題的回答將對(duì)其在基因治療領(lǐng)域的成功開(kāi)發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。此外，microRNA調(diào)控的靶向性病毒載體還存在一個(gè)潛在的問(wèn)題，尤其是對(duì)溶瘤病毒來(lái)說(shuō)，病毒極易在外源性的miRTE序列處產(chǎn)生突變，進(jìn)而恢復(fù)病毒原有的組織滲透性和免疫原性。因此，如何避免 miRTE的突變將是當(dāng)前研究的一個(gè)重點(diǎn)。其次，microRNA廣泛存在于人體內(nèi)并發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用，但只有那些具有組織特異性或在病理?xiàng)l件下表達(dá)發(fā)生明顯變化的 microRNA才能在靶向性病毒載體的構(gòu)建中所采用，所以，如何篩選這些具有獨(dú)特性質(zhì)的microRNA也是迫切需要解決的問(wèn)題。

本實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期從事癌癥[38]、糖尿病[39]、血友病[40]等惡性疾病的基因治療研究，特別是近期利用microRNA調(diào)節(jié)病毒載體的靶向性的原理成功開(kāi)發(fā)了一種新型的、細(xì)胞特異性的、內(nèi)含多個(gè)組織特異如肝特異和造血特異序列拷貝的 microRNA結(jié)合序列的基因片段，通過(guò)控制包裝蛋白基因片段表達(dá)，進(jìn)而達(dá)到在以肝臟為靶器官的血友病基因治療中徹底解決具有復(fù)制能力的AAV病毒污染問(wèn)題[15]。如將這一基因片段同時(shí)應(yīng)用于病毒包裝的輔助質(zhì)粒和目的基因質(zhì)粒，也許能同時(shí)解決因載體本身和轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物分別誘發(fā)的免疫反應(yīng)。

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Guohai Zhang1, Qizhao Wang1, Jinghong Zhang1, and Ruian Xu1,2

1Institute of Molecular Medicine,Huaqiao University,Quanzhou362021,China
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Received:January 5, 2010;Accepted:March 15, 2010

Supported by:National High Technology Research and Development Program of China (863 Program) (No. 2008AA02Z135), National Natural Science Foundation of China (No. 30900822).

Corresponding author:Ruian Xu. Tel/Fax: +86-595-22690952; E-mail: ruianxu@hqu.edu.cn

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃 (863計(jì)劃) (No. 2008AA02Z135)，國(guó)家自然科學(xué)基金 (No. 30900822) 資助。