高分子凝胶可阻断基因治疗中毒性泄漏的问题

杜克大学生物医学工程师已经设计出一种可能获得专利的方法来阻止基因工程病毒的毒性泄漏,这种病毒一直困扰着使用基因治疗癌症肿瘤的尝试。问题在于,携带抗肿瘤基因的病毒往往会从肿瘤中泄漏出来,对身体的其他组织有毒。

科学家们在研究期刊上报告说,研究人员已经开发出一种生物相容性聚合物,它能在体温39度时从液体短暂转变为凝胶,以阻止大多数携带基因的病毒通过血液流向错误的目标。

据袁教授介绍,1989年至2004年间,在24个国家进行的918项基因治疗临床试验中,大约66%的试验是针对癌症的。

他的跨学科小组来自普拉特学院和杜克医学中心放射肿瘤科,研究了一种首选的抗癌基因疗法,使用相对无害的腺病毒感染肿瘤细胞。一旦进入目标肿瘤,这些转基因病毒中的基因就会表达它们的转基因基因,从而制造蛋白质,这些蛋白质可以触发肿瘤细胞死亡或刺激免疫系统攻击癌症。

袁说,他和杜克大学的其他研究人员已经发现,由于血管壁和其他接入点的小孔很小,这些腺病毒不能通过注射到血液中而到达大多数肿瘤细胞,而是必须直接注射到肿瘤本身。

然而,研究人员在2005年4月的《英国癌症杂志》(British Journal of Cancer)上报告的一项研究中发现,直接瘤内注射会导致携带基因的病毒逃离预期目标,并在其他地方构成风险。

在这项研究中,研究人员注射了能产生发光蛋白质的腺病毒,以便追踪病毒颗粒被注射到植入实验小鼠的乳腺肿瘤后24小时内的去向。欧洲杯猜球平台

该研究表明,运送到其他器官的病毒颗粒比留在肿瘤内的多10倍。欧洲杯猜球平台而大多数误入歧途的病毒最终会进入肝脏,在那里基因治疗蛋白产物可能会导致细胞死亡。此外,大多数病毒在最初的10分钟内就从预定的肿瘤靶点逃逸。

袁说,在过去腺病毒基因治疗试验中动物死亡的报道的推动下,这项研究提供了第一个直接的研究证据,表明治疗性基因携带病毒正通过血液从肿瘤部位传播出去。“过去人们不会承认这一点,”他说。“在基因治疗领域,没有人会相信这是真的。”

这项研究还确定了病毒逃逸的路径。这些颗粒从肿瘤欧洲杯猜球平台区域通过注射针损伤产生的微小肿瘤血管裂口进入血液。

袁说,这种病毒逃逸是不可避免的,因为针头的直径是为肿瘤供血的微血管宽度的30倍。他补充说,针头也比每根血管之间的空间更宽。

《英国癌症杂志》这项研究的第一作者是袁隆平的研究生王勇。其他作者包括袁隆平,袁隆平的研究助理Ava Krol,放射肿瘤学研究助理教授李传远,放射肿瘤学研究助理刘山玲和Kon。

在2005年9月出版的《癌症研究》(Cancer Research)杂志的一项后续研究中,研究人员提出了一种解决病毒逃逸问题的方法,即一种已经用于伤口愈合、药物和基因传递的聚合物化合物。

该研究报告称,在与一种携带基因的病毒混合后,这种名为泊洛沙姆407的化合物在加热到体温时,会经历一个暂时的相变,从液体变到凝胶状态。

袁教授说,这种1000倍的黏度变化只会持续10到90分钟,足以堵塞大量病毒的逃逸通道,从而使它们与肿瘤细胞连接并感染肿瘤细胞。

杜克大学的研究小组发现,聚合物-病毒混合物“可以将病毒传播减少两个数量级(100倍),并显著增加实体肿瘤中的转基因表达,”他们的研究报告说。

在对活体小鼠植入乳腺肿瘤的比较试验中,作者注意到,在注射腺病毒而不注射泊洛沙姆的组中,有两只小鼠在注射后半小时内死亡。他们写道:“但是在泊洛沙姆组的小鼠没有表现出任何问题。”

他们报告说,使用发光蛋白追踪病毒传播的其他研究表明,“泊洛沙姆溶液可以显著降低肝脏中的转基因表达,并增加肿瘤中的转基因表达。”

袁说,他已经为poloxamer 407的新用途申请了临时专利。他的团队从巴斯夫公司购买了poloxamer 407。

2003年,Yuan, Wang, Krol, Li和其他杜克大学的研究人员报告说,从普通褐藻中提取的另一种化学物质与腺病毒混合后,也可以阻止肿瘤注射的毒性泄漏。然而,这种凝胶状混合物的高粘度使得它很难注入。

http://www.pratt.duke.edu/

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