[发明专利]一种体内产生和运输蛋白的方法

说明书

本发明涉及一种体内蛋白产生和运输的方法。特别是涉及在红细胞的前体细胞中产生蛋白以及利用红细胞来传输蛋白至血流中的方法。

由于基因治疗技术的飞速发展，利用基因疗法来治愈或减轻遗传病和后天获得疾病的观念已经被人们所接受。研究人员已经完成了必需的第一步：转入的基因在人体内可被诱导产生功能。然而，迄今为止，在全世界有记载的2000多个进行基因治疗实验的患者中，尚无一人的健康状况得到明显改善。缺乏令人信服的治疗效率反映出研究人员未完成的初步探索面临一种困难的新技术，并且困难远远大于所预料的。

人细胞中独立的基因是DNA的一段序列，在大多数情况下，其充当产生特异性蛋白的蓝图。人体中所有的细胞在其细胞核染色体中都携带相同的基因。但是不同的细胞利用或表达不同的基因产物因此产生不同的蛋白。

依据细胞的类型(以及细胞需要)，基因表达的不同调控通过不同细胞中称为启动子和/或增强子的DNA片段被调控。只有启动子或有时和增强子同时存在下，基因才被表达。基因表达是一个具有两个步骤的过程。第一步是从DNA模板产生RNA的转录，第二步是从RNA模板合成蛋白的翻译。

在蛋白合成完成之后，蛋白将被从产生位点运输到预定的功能位点。蛋白从合成其的细胞中输出有两个途径。第一个途径是组成性分泌，此途径是指蛋白和脂类的宏观流动机制。第二个途径是一个胞吐调控过程。在此途径中，蛋白仅在接受一种特定的触发信号时被释放，例如，被激素触发。

天然蛋白的合成与输出机制是过去几十年基因治疗中研究的主要方向，目前则集中于组织或细胞的特异性研究。研究者一直在寻找组织特异性基因及其传递到靶器官或组织中的方法，在此器官或组织中蛋白被自然的合成，并且天然蛋白通过天然途径被运输且被传递到它们的功能位点。例如，天然嗜血杆菌因子ⅩⅢ和人血清白蛋白在肝细胞中产生然后被传输到血流中用于发挥其功能。胰岛素产生于胰腺β细胞且也被运输到血流中发挥功能。

尽管基因治疗的理想方式是治疗基因特定地传输到它们的天然产生位点，但是在体内或体外实施起来都是很困难的。在体外，几乎不可能获得足够的靶细胞来导入治疗基因。结果，获得的靶细胞不能够合成足够量的用于治疗的目的蛋白。在体内，治疗基因有一种可能性导入任意的细胞类型，不管它们是逆转录病毒载体，脂质体包裹逆转录病毒载体或裸露DNA。随后，少量DNA(治疗基因)将被传递到靶细胞中。因此，目前基因治疗方法的成功严格依赖于是否一个组织特异性基因可被特异地传递到靶器官或组织。尽管进行了极大努力的研究，发现组织特异性方法极端困难并且离成功尚有很远的距离。

另一方面，非组织特异性方法也遭遇严重的困难。尽管体内的许多细胞类型是很容易获得的，例如肌肉或皮肤细胞，但利用非组织特异性细胞作为宿主用于基因治疗有一些缺点。在一些情况下，宿主细胞天然地不具有上述两种蛋白输出机制。在其它的情况下，即使宿主细胞具有用于其天然蛋白的输出机制，它们在非天然或客体蛋白输出上的作用并不相同。输出客体蛋白的低效率或天然输出途径的完全阻断已经被报道。

最近，通过利用病毒的自然能力来进入细胞并带入它们的遗传物质，基因治疗获得了长足的进步。许多微生物被工程改造作为载体，或传输载体来用于基因转移。在不同的病毒中，逆转录病毒是迄今为止所研究的最具希望的基因传递系统(Friedmann,Scientific American,June 1997,96)。逆转录病毒在被感染的细胞中转化RNA为DNA并整合DNA进入染色体。该整合的DNA然后控制病毒蛋白质的合成。

在正常的情况下，整合的逆转录病毒DNA将控制病毒蛋白质以及RNA的合成，其然后装配在原始病毒的克隆中。已经研究出了改造逆转录病毒的方法。被改造的逆转录病毒，缺少产生病毒蛋白的结构，不能产生后代。病毒实际上从细胞中消失，仅遗留外源基因以及仅促进基因表达的核苷酸序列。