新基因载体为股骨头坏死患者带来希望

近日，由西安交通大学医学院第二附属医院骨科党晓谦教授和张晨博士领导的研究小组研发出一种可以促进血管生成及骨再生的新型载体——双基因共表达重组腺相关病毒载体。该载体能够同时携带血管内皮生长因子（hVEGF）及骨形态发生蛋白（hBMP）基因，研究人员已通过细胞学实验及动物实验证明了其所表达的hVEGF及hBMP蛋白在体外及体内均能有效促进血管生成及骨再生。  

        股骨头缺血性坏死是骨科领域致残率较高的疾病，特别是近年来临床上激素的大量应用，使得股骨头缺血性坏死的发病率越来越高。一般认为，股骨头缺血性坏死伴随骨细胞死亡后，坏死区血运的重建和骨结构的修复困难是本病的中心环节。随着基因治疗学的发展，以外源性导入细胞因子为特点的基因治疗为该病带来了新希望。  

        为了将目的基因同靶细胞很好地整合，研究小组使用了具有无致病性、低免疫原性及宿主范围广等特点的病毒载体——重组腺相关病毒。这种微小的载体能够把促进血管生成及骨再生的基因运输到宿主细胞内，在宿主细胞内不断复制，并且长期稳定表达。经证实，该载体仅作用于特定的细胞与组织，在保证疗效的同时更加安全。  

        骨修复的细胞因子研究中，VEGF和BMP均被认为是对骨再生修复具有重要作用的关键物质。近年来的研究结果提示，VEGF和BMP可能作用于骨形成的不同阶段并存在协同作用，由BMP促进成骨细胞分泌VEGF，使血管发生与骨形成成为相互关联、相互促进协调的过程。研究人员创新性地将VEGF基因与BMP基因共同“装载”于重组腺相关病毒载体上，使得该载体同时具有促进血管生成及骨再生的能力。  

        研究小组介绍，他们将获得的双基因共表达重组腺相关病毒载体命名为“rAAV-hVEGF165-IRES-hBMP7”，其利用了一种新的基因序列——内部核糖体进入位点序列（IRES）构建多基因共表达载体。该序列可在上游启动子的控制下和与之相连的基因共同转录。实验证实，利用IRES代替内部启动子，不但可使多基因共表达载体大大缩小，而且还克服了传统多基因表达载体中启动子之间的相互抑制现象，使载体携带基因的效率大大提高。  

        研究人员利用腺相关病毒的特性让病毒载体进入到人骨髓间充质干细胞（BMSCs）内，在BMSCs内VEGF和BMP基因合成VEGF和BMP蛋白，并随着腺相关病毒DNA的复制而复制。细胞学实验证实，表达出的VEGF和BMP蛋白具有生物学活性，能有效刺激血管的生成和成骨细胞的分化。动物学实验的结果同样令人鼓舞，该载体在体内表达出的VEGF和BMP蛋白能够有效地促进家兔缺血下肢的血流量的恢复，并且能够在家兔下肢肌肉内产生异位骨化。  

        党晓谦教授表示，该研究不但为骨坏死早期基因治疗提供了可靠的实验基础和理论准备，而且可利用多基因共表达载体能同时转移多个协同基因的特点来尝试进行骨科领域的其他疾病，如骨不连等的治疗，成为新的研究方向。