周德敏團隊找到惡性腦膠質瘤治療新途徑——基因靶向治療

北京大學天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室周德敏教授團隊在國家「973」項目的支持下，建立了「基於基因密碼子擴展的蛋白質標記」新方法。在國際上，首次利用基因密碼子擴展技術，實現腺相關病毒（AAV）活病毒的非天然胺基酸定點標記及靶向修飾，這一技術上的重大突破，解決了活病毒難以任意定點標記的世界性難題，極有希望催生新一代的靶向基因治療藥物。相關成果已經申請國內外專利，Development of next generation adeno-associated viral vectors capable of selective tropism and efficient gene delivery.（「下一代具備選擇趨向性和高效基因投遞的腺相關病毒載體的研發」），日前在線發表在學科代表性雜誌Biomaterials（《生物材料》），北京大學天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室張傳領博士是第一作者，周德敏為責任作者。

周德敏介紹，腦膠質瘤是中樞系統常見的原發性腫瘤，約佔顱內腫瘤的46%。腦膠質瘤的發病率為3-10/10萬，佔全身惡性腫瘤的1%-3%，綜合發病年齡高峰在30-40歲，或10-20歲，手術加放化療的平均生存期僅為8-11個月現已明確化療能延長一些膠質瘤患者的生存期，但效果仍不理想。近年來，隨著分子生物學技術的發展，以病毒為載體的基因治療廣受關注。

張傳領介紹，AAV具有宿主範圍廣、病原性低和攜帶的治療基因表達期長等優勢而成為目前最有前景的基因轉移載體之一。 然而，在臨床基因治療過程中，AAV廣泛的宿主性導致缺乏組織或細胞特異性，對靶細胞以外的細胞同樣感染而缺乏安全性；同時由於基因轉染效率低、用量大而帶來不必要的副作用。因此，提高腺相關病毒的靶向性以及感染活性是基因治療成功與否的關鍵。周德敏團隊建立了「基於基因密碼子擴展的蛋白質標記」新方法，通過改變蛋白質翻譯過程中終止密碼子的功能，成功將自然界中不存在，但能人工合成的具有特殊性質的非天然胺基酸定點置入蛋白質中，進而實現在蛋白質任意位點溫和、高效、快速、定量和特異引入各種修飾分子。

張傳領課題組選擇腦膠質瘤為腺相關病毒靶向基因治療的研究對象，將「基於基因密碼子擴展的蛋白質標記」新方法拓展到基因治療學研究領域，針對腺相關病毒載體宿主範圍廣、細胞和組織感染選擇性差的缺陷，建立了病毒載體定點修飾進而引入靶頭分子的方法，實現了將多個非天然胺基酸定點插入到腺相關病毒（AAV）的任意特定位點，發現了腺相關病毒載體的結構修飾與靶向感染能力的構效關係，以及載體的可修飾位點和高度保守區，為病毒進一步修飾提供「把手」。通過在腺相關病毒載體的數個位點引入環形RGD（精氨醯-甘氨醯-天冬氨酸）分子，引導病毒靶向整合素高表達的腦膠質瘤細胞，不但提高病毒的轉導效率，病毒包裹HSV-TK（單純皰疹病毒胸苷激酶）自殺基因後，在細胞水平靶向殺傷腦膠質瘤細胞的能力顯著增強。

專家認為，該項技術的優勢在於：只對病毒做單個胺基酸的定點突變，極大程度上降低外來幹預對病毒本身結構和活性的影響；疊氮與環辛炔的無銅點擊化學連接過程，避免劇烈化學反應及催化劑對病毒活性的影響；靶向配體以游離方式標記在病毒衣殼之上，具有更高的自由度，更有利於與受體的結合，提高靶向效果。已有的實驗數據表明，蛋白質的非天然胺基酸定點標記技術在AAV定點修飾方向的拓展應用，極有希望催生新一代的靶向基因治療藥物。

編輯：山石