周德敏团队找到恶性脑胶质瘤治疗新途径——基因靶向治疗

北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室周德敏教授团队在国家“973”项目的支持下，建立了“基于基因密码子扩展的蛋白质标记”新方法。在国际上，首次利用基因密码子扩展技术，实现腺相关病毒（AAV）活病毒的非天然氨基酸定点标记及靶向修饰，这一技术上的重大突破，解决了活病毒难以任意定点标记的世界性难题，极有希望催生新一代的靶向基因治疗药物。相关成果已经申请国内外专利，Development of next generation adeno-associated viral vectors capable of selective tropism and efficient gene delivery.（“下一代具备选择趋向性和高效基因投递的腺相关病毒载体的研发”），日前在线发表在学科代表性杂志Biomaterials（《生物材料》），北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室张传领博士是第一作者，周德敏为责任作者。

周德敏介绍，脑胶质瘤是中枢系统常见的原发性肿瘤，约占颅内肿瘤的46%。脑胶质瘤的发病率为3-10/10万，占全身恶性肿瘤的1%-3%，综合发病年龄高峰在30-40岁，或10-20岁，手术加放化疗的平均生存期仅为8-11个月现已明确化疗能延长一些胶质瘤患者的生存期，但效果仍不理想。近年来，随着分子生物学技术的发展，以病毒为载体的基因治疗广受关注。

张传领介绍，AAV具有宿主范围广、病原性低和携带的治疗基因表达期长等优势而成为目前最有前景的基因转移载体之一。 然而，在临床基因治疗过程中，AAV广泛的宿主性导致缺乏组织或细胞特异性，对靶细胞以外的细胞同样感染而缺乏安全性；同时由于基因转染效率低、用量大而带来不必要的副作用。因此，提高腺相关病毒的靶向性以及感染活性是基因治疗成功与否的关键。周德敏团队建立了“基于基因密码子扩展的蛋白质标记”新方法，通过改变蛋白质翻译过程中终止密码子的功能，成功将自然界中不存在，但能人工合成的具有特殊性质的非天然氨基酸定点置入蛋白质中，进而实现在蛋白质任意位点温和、高效、快速、定量和特异引入各种修饰分子。

张传领课题组选择脑胶质瘤为腺相关病毒靶向基因治疗的研究对象，将“基于基因密码子扩展的蛋白质标记”新方法拓展到基因治疗学研究领域，针对腺相关病毒载体宿主范围广、细胞和组织感染选择性差的缺陷，建立了病毒载体定点修饰进而引入靶头分子的方法，实现了将多个非天然氨基酸定点插入到腺相关病毒（AAV）的任意特定位点，发现了腺相关病毒载体的结构修饰与靶向感染能力的构效关系，以及载体的可修饰位点和高度保守区，为病毒进一步修饰提供“把手”。通过在腺相关病毒载体的数个位点引入环形RGD（精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸）分子，引导病毒靶向整合素高表达的脑胶质瘤细胞，不但提高病毒的转导效率，病毒包裹HSV-TK（单纯疱疹病毒胸苷激酶）自杀基因后，在细胞水平靶向杀伤脑胶质瘤细胞的能力显著增强。

专家认为，该项技术的优势在于：只对病毒做单个氨基酸的定点突变，极大程度上降低外来干预对病毒本身结构和活性的影响；叠氮与环辛炔的无铜点击化学连接过程，避免剧烈化学反应及催化剂对病毒活性的影响；靶向配体以游离方式标记在病毒衣壳之上，具有更高的自由度，更有利于与受体的结合，提高靶向效果。已有的实验数据表明，蛋白质的非天然氨基酸定点标记技术在AAV定点修饰方向的拓展应用，极有希望催生新一代的靶向基因治疗药物。

编辑：山石