        余家阔　于长隆　曲绵域
   1.对骨关节炎进行基因治疗的现状
　鉴于IL-1在骨关节炎发病中的十分重要的作用，目前对骨关节炎进行基因治疗的最基本目的是用特定的基因转移载体为工具(如反转录病毒载体、腺病毒载体、脂质体载体等)，将白细胞介-1素受体拮抗蛋白(hIL-1ra)基因转移到关节内，使该基因在关节内大量表达，表达出的hIL-1ra与病理状态下产生的hIL-1相互作用，从而阻断hIL-1的破坏作用，达到对骨关节炎的预防、治疗或长期稳定地减轻骨关节炎患者的临床症状的目的。
　1992年，Bandara等人用反转录病毒为载体，将β-半乳糖苷酶(LacZ)基因转化到体外培养兔滑膜细胞中，再将这些有LacZ基因表达的细胞注射到兔膝关节中，使LacZ基因在膝关节滑膜中的表达时间长达3个月，并提出了用此方法对关节炎进行基因治疗的设想。
　目前用于基因治疗的关节炎的动物模型有胶原诱导的关节炎(CIA,collagen induced arthritis,一种类风湿性关节炎的运动模型)，细菌细胞壁蛋白诱导的大鼠踝关节关节炎和重组人白细胞介素-1β(rhIL-1β)关节内注射导致的兔膝关节关节炎几种，还有一些用正常关节和培养细胞进行基因转化和基因表达研究的。这些研究中所用的基因转移载体有反转录病毒载体(如MFG载体)，腺病毒载体和HVJ(日本Sandai病毒)——脂质体的复合载体等。所用靶细胞有软骨细胞、滑膜细胞、中国仓鼠卵细胞(CHO)、NIH3T3细胞，淋巴细胞和脾细胞等。所用的靶组织有滑膜组织和软骨组织。所用治疗基因除了个别报导的血管细胞粘附分子-1(VCAM-1)的编码基因、TGF-β基因、TNF受体基因、IL-4基因和IL-13基因等以外，其余均为人白细胞介素-1受体拮抗蛋白(hIL-1ra)基因。所用的基因治疗方案主要有EX VIVO方法和IN VIVO方法两种。用EX VIVO方法时，先将含治疗基因的重组病毒载体转化到病毒包装细胞中生产重组病毒颗粒，再用重组病毒颗粒感染体外培养的细胞，使细胞中有治疗基因的表达，再将表达治疗基因的细胞注射到关节内，从而达到对关节炎进行基因治疗的目的。用IN VIVO方法时，直接将插入治疗基因的重组病毒颗粒注射到关节内，以达到治疗基因在关节内直接表达的目的。
　Hung等人把hIL-1ra基因重组到反转录病毒上，将重组病毒转化到体外培养滑膜细胞中，再将有hIL-1ra表达的滑膜细胞注射到被rhIL-1 β诱导出关节炎的关节内，可使滑膜内白细胞浸润、滑膜细胞增生、滑膜肥厚和关节软骨蛋白多糖合成减少等病理变化得到抑制。而且，hIL-1ra在关节内的表达时间可达3个月。
　Bakker等人用MFG反转录病毒作载体将hIL-1ra基因转染到NIF3T3成纤维细胞中，体外hIL-1ra的表达量最高达5000ng/106 NIH3T3细胞/24小时。在关节炎未发生之前就将可表达hIL-1ra的NIH3T3细胞注射到膝关节中，结果发现，关节内表达的hIL-1ra完全阻止了胶原诱导的关节炎症和软骨破坏。
　Markarov等人将hIL-1ra基因重组到SRAM3反转录病毒载体上，再用重组病毒颗粒感染大鼠滑膜细胞，体外表达量为200ng hIL-1ra/106细胞/24小时。
　Boggs等人用MFG反转录病毒载体重组上hIL-1ra基因，用经过包装细胞繁殖的重组病毒颗粒感染小鼠骨髓中的造血干细胞后，再注射到经射线照射的小鼠体内，小鼠血清中hIL-1ra的含量可达40-1200ng/ml血清，表达时间可长达15个月。
　用腺病毒载体重组上hIL-1ra后，使其在体外培养的软骨细胞中表达，表达量可达1000ng/ml细胞上清液。观察时间为10天。将有hIL-1ra表达的软骨细胞移植到体外培养关节软骨块的表面继续培养，可防止IL-1介导的培养软骨块中软骨基质的降解。
　在各种关节炎基因治疗的研究中，RA的基因治疗研究进展最快。1995年，美国重组DNA顾问委员会(Recombinant DNA Advisory Committee)批准了第一个用于人体RA基因治疗的方案，这也是第一个被批准用于人类非致命性疾病的基因治疗方案。本方案将已插入hIL-1ra基因的重组反转录病毒载体MFG-IRAP，经病毒包装细胞包装后生成带治疗基因的重组病毒颗粒，用它感染体外培养的患者滑膜细胞，使滑膜细胞能表达hIL-1ra。再将能表达hIL-1ra的滑膜细胞注射到RA患者的关节内，以治疗患者的RA。1996年7月，已将这一方案正式用于对9名RA患者进行基因治疗。在应用中，细胞表达hIL-1ra的量必需达到30ng/106细胞/48小时以上才被筛选使用。
　对OA的基因治疗在国际上还刚刚起步，目前只有个别报导。Pelletier等人将hIL-1ra基因重组到MFG反转录病毒载体上，重组病毒颗粒用于感染狗膝关节的自体滑膜细胞，筛选后注射到用切断狗膝关节前交叉韧带所制做的骨关节炎模型中，2周时关节冲洗液中的hIL-1ra含量为202.8±131.5ng/ml，4周时为2.8±2.2ng/ml hIL-1ra。关节内表达的hIL-1ra对OA的炎症和关节软骨的破坏均有明显的抑制作用。
　国内还未见到有关对RA、OA进行基因治疗的报导。
  2.存在的问题
　总之，目前骨关节炎基因治疗的现状是：
　(1)对RA基因治疗的工作已经开展得比较深入，而对OA基因治疗的研究还刚开始。
　(2)所有有关工作只重视用单一基因进行基因治疗。而骨关节炎的发病因素中远不止一种hIL-1或TNF-α，相关研究已经证明，联合应用重组hIL-1ra蛋白和TNF受体蛋白治疗关节炎可使疗效明显加强，还有必要在这方面进行尝试。
　(3)治疗基因的表达量有待进一步提高。在目前有关关节炎基因治疗的研究报告中，hIL-1ra的表达量从30ng/106细胞/48小时至5000ng/106细胞/24小时不等。体外实验已经证明，需1000ng的hIL-1ra才能完全抑制1ng的IL-1对小鼠髌骨软骨中蛋白多糖降解作用。因此，达不到一定的表达量，治疗基因就不到应有的治疗作用。可试用腺病毒辅助的反转录病素介导的EX VIVO法增加治疗基因的表达量。
　(4)治疗基因的表达时间有待延长。Bakker等人用每24小时能产生1000ng hIL-1ra的NIH3T3细胞关节内注射，完全抑制了小鼠RA模型的炎症、渗出和关节软骨破坏。但这样高的表达量只持续了5天，限制了此方案的实用性。原因是多方面的。原因之一可能是MFG反转录病毒的重组载体在成纤维细胞样细胞中表达治疗基因时，控制基因表达的长末端重复序列(LTR)的作用大约是一个月时间。如果将成纤维细胞或滑膜细胞换成动物自体骨髓中的造血干细胞，可能可以明显延长基因表达时间。
　(5)所用病毒载体的安全性还有待于进一步确认。用于在基因治疗中转移治疗基因的载体除了病毒载体外，还有很多非病毒载体(如质粒DNA和脂质体载体等)。但是，因为病毒载体在治疗基因的转移效率和治疗基因的表达量和稳定性等方面比非病毒载体具有明显的优越性，绝大多数的基因治疗方案还在采用病毒载体。其中最多的是反转录病毒载体。虽然用于转移基因的反转录病毒是通过改建的、自身不能复制的复制缺陷型病毒，通过大量的动物试验和临床应用，已经证明，复制缺陷型的反转录病毒对宿主细胞的插入突变和与野生病毒共生时恢复复制能力而致病的发生率只是小于或等于自发突变率，但是，反转录病毒的致癌性，反转录病毒可以随机插入人类基因组中所导致的可能有害的基因突变，以及反转录病毒载体在人体中万一遇到野生型病毒而恢复复制能力的可能性，直到目前还困扰着人们。从理论上说，使用腺病毒载体容易诱发炎症反应，可以导致破坏性的细胞免疫应答，与野生腺病素重组致病的可能性比反转录病毒更大。所以，开发更安全、更好用的基因治疗载体是今后进行基因治疗的最艰巨的任务。
  3.对骨关节炎进行基因治疗的展望
　(1)与RA相比，OA所累及的关节数比RA少，也很少像RA那样伴有全身症状，更适合使用关节局部基因治疗；OA的临床症状和关节受损程度比同等级别的RA轻，对OA的基因治疗效果会更佳；OA累及的人群比RA大得多，基因治疗的效益也会比RA更大。
　(2)OA是长期从事专项训练的运动员的常见病、多发病，对运动员的训练和运动成绩的提高危害也较大。从治疗效果不佳、反复发作、长期遭受关节肿痛和关节功能受限折磨而不能参加正常训练、不能提高运动成绩的患有OA的运动员的需要和实现的可能性考虑，对OA进行基因治疗的研究是必要的。
　(3)对OA的基因治疗研究虽然刚刚起步，但是，由于hIL-1、TNF-α等细胞因子和生长因子在OA和RA发病中的作用类似，又有对RA基因治疗的研究基础和临床应用基础，对OA基因治疗方案的完善将会比RA更快，将OA基因治疗方案从研究推向临床应用所花的时间可能会比RA更短。
　(4)实验研究已经证明，在制做骨关节炎动物模型时，在骨关节炎尚未发生时就将hIL-1ra基因(治疗基因)导入关节内，结果发现，关节内表达的hIL-1ra可明显抑制关节内的炎症反应，并可有效阻止病变区的软骨组织的破坏。可见，对骨关节炎的基因治疗方案有可能在预防运动员骨关节炎的发生方面有着重要用途。一个运动员从开始进行比较密集的专项训练到退役，短的只有几年，长的也只不过十来年。如果对OA的基因治疗方案可以在接受一次治疗后使治疗剂量的有效治疗成份hIL-1ra的表达时间持续半年到一年，那么，运动员在服役期间，只需接受每年1—2次的关节内注射就可达到有效预防骨关节炎的目的。这样，不仅可以保证运动员在服役期间最大地发挥他的运动潜能，创造更多的好成绩，而且，运动员退役后所拥有的健康关节会极大地改善他退役后的生活质量。

源自：博生肿瘤信息网
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