促进损伤神经修复再生的基因工程
发布者：QuZWZB 发布时间：2009年9月7日 来源：《中国神经再生研究（英文版）》NRR
专题介绍：基因工程是生物工程的一个重要分支，随着基因工程技术的飞跃式发展，那些威胁人类健康的严重疾病，如神经系统肿瘤、神经退行性疾病、神经系统遗传疾病有了治愈的希望。由于基因工程、基因治疗的治疗策略是针对疾病的根源“异常的基因”本身进行置换、修饰、修复、灭活等，因此，相对传统的对症治疗方法有着不可替代的明显优势。 本期9篇文章从基因工程在医学领域应用的基因诊断→基因治疗→基因药物等层面，集中展现了基因工程在神经系统缺血缺氧性疾病、神经系统退行性疾病、神经系统肿瘤、神经系统先天性疾病的诊断应用价值以及潜在的开发前景。 1. Neuronal tolerance to hypoxia-ischemia through recombinant adeno-associated viral vectors expressing neuronal and inducible nitric oxide synthase: An in vivo study 携带神经元型一氧化氮合酶和诱导型一氧化氮合酶反义RNA重组腺相关病毒载体对神经细胞耐缺血缺氧能力的影响：体内实验 2.Adenovirus-mediated hypoxia-inducible factor-1 alpha gene transfer induces angiogenesis and neurogenesis following cerebral ischemia in rats 腺病毒介导低氧诱导因子1α基因诱导大鼠脑缺血后神经发生及血管新生 3. Interleukin-2 expression and glioma cell proliferation following Vaccinia vector gene transfection in vivo 痘苗病毒载体基因体外转染人脑胶质瘤细胞白细胞介素2表达及增殖能力的变化血管新生 4. siRNA epidermal growth factor receptor silencing in U251 glioma cells 重组Dicer酶介导小分子干扰RNA“鸡尾酒”下调U251人脑胶质瘤细胞表皮生长因子受体的表达 5. Inhibitory effect of synthetic small interfering RNAs on glial fibrillary acidic expression in astrocytes 应用siRNA抑制大鼠星形胶质细胞胶质纤维酸蛋白的表达 6. Gene expression in retinoic acid-induced neural tube defects: A cDNA microarray analysis 维甲酸致神经管发育缺陷的相关基因表达：cDNA芯片分析 7. Neuroprotective effects of human telomerase reverse transcriptase on beta-amyloid fragment 25-35-treated human embryonic cortical neurons hTERT基因转染对Aβ25-35作用人胚胎皮质神经元的保护作用 8. In vivo transfection of enhanced green fluorescent protein in rat retinal ganglion cells mediated by ultrasound-induced microbubbles 超声微泡介导增强型绿色荧光蛋白基因转染视网膜神经节细胞的体内实验 9. RNA interference blocking the apoptosis in HEK293 cells induced by overexpression of alpha-synuclein RNA干扰技术阻断α-synuclein过表达诱导的细胞凋亡 专题文章： 1. Neuronal tolerance to hypoxia-ischemia through recombinant adeno-associated viral vectors expressing neuronal and inducible nitric oxide synthase: An in vivo study 携带神经元型一氧化氮合酶和诱导型一氧化氮合酶反义RNA重组腺相关病毒载体对神经细胞耐缺血缺氧能力的影响：体内实验 推荐理由：研究证实，神经元型一氧化氮合酶（nNOS）可介导缺血缺氧早期的神经毒性作用，诱导型一氧化氮合酶（iNOS）可介导缺血缺氧后期迟发性的神经毒性作用，而一氧化氮合酶、丝裂原活化蛋白激酶p38 MAPK和 Caspase-3三者共同参与缺血、缺氧等多种因素所导致的神经损伤的病理过程。实验证实，转染rAAV-AsnNOS病毒载体的脑神经细胞能够在缺血早期抑制神经元型一氧化氮合酶、p38MAPK和Caspase-3的表达，转染rAAV-AsiNOS病毒载体的脑神经细胞能够在缺血晚期抑制诱导型一氧化氮合酶、p38MAPK和Caspase-3的表达，从而在缺血后抑制神经细胞凋亡的发生。实验也进一步证实神经元型一氧化氮合酶和诱导型一氧化氮合酶在缺血早期和中晚期分别起到神经毒性作用。 2. Adenovirus-mediated hypoxia-inducible factor-1 alpha gene transfer induces angiogenesis and neurogenesis following cerebral ischemia in rats 腺病毒介导低氧诱导因子1α基因诱导大鼠脑缺血后神经发生及血管新生 推荐理由：低氧诱导因子1α可保护脑神经细胞、促进神经和血管的再生。由于腺病毒载体具有可插入较大的外源基因，滴度高，转染效率高，宿主范围广的优点，目前已被广泛应用于基因治疗临床试验方案中。实验基于上述理论，拟验证携带低氧诱导因子1α基因的重组腺病毒载体提高低氧诱导因子1α的体内含量，从而促进局灶性脑缺血模型大鼠的血管新生及神经发生。 3. Interleukin-2 expression and glioma cell proliferation following Vaccinia vector gene transfection in vivo 痘苗病毒载体基因体外转染人脑胶质瘤细胞白细胞介素2表达及增殖能力的变化 推荐理由：目前，以病毒载体进行基因转移仍是脑胶质瘤基因治疗的主要技术手段，且以反转录病毒载体的应用最为普遍。采用不同的病毒载体，以不同的基因转移方式实施基因治疗成为热点课题。其中，痘苗病毒载体由于具有可表达多种外源基因、毒性低、可制备高滴定度的重组病毒等特点，日益受到重视。已构建了表达多种细胞因子及肿瘤抗原的重组痘苗病毒能够提高机体的抗肿瘤免疫作用。实验观察了痘苗病毒介导白细胞介素2基因转染人脑胶质瘤细胞系胶质瘤细胞体的外生物学特性，探讨痘苗病毒作为一种新的载体对人脑恶性胶质瘤进行基因治疗的可行性。 4. siRNA epidermal growth factor receptor silencing in U251 glioma cells 重组Dicer酶介导小分子干扰RNA“鸡尾酒”下调U251人脑胶质瘤细胞表皮生长因子受体的表达 推荐理由：表皮生长因子不仅引起肿瘤细胞增殖，而且具有广泛的生物学活性。目前有关胶质瘤生长中表皮生长因子作用的研究焦点在于表皮生长因子受体。实验应用了一种经济、快捷、高效的抑制基因表达的技术手段“小分子干扰RNA”，重组Dicer酶介导小分子干扰RNA，观察人脑胶质瘤细胞人表皮生长因子基因的表达。文章区别于其他实验的重要发现在于，得出了小分子干扰RNA对胶质母细胞瘤细胞系U251表皮生长因子受体表达的抑制呈明显剂量依赖性，提示了小分子干扰RNA高效特异性阻断相应基因表达的效率与剂量有关。 5. Inhibitory effect of synthetic small interfering RNAs on glial fibrillary acidic expression in astrocytes 应用siRNA抑制大鼠星形胶质细胞胶质纤维酸蛋白的表达 推荐理由：胶质纤维酸性蛋白是轴突生长的重要抑制因素，其所致神经胶质增生可能是中枢神经系统轴突损伤神经元变性原因之一。作者通过运用研究化学合成的小分子干扰RNA (siRNA) 对大鼠星形胶质细胞胶质纤维酸性蛋白基因表达的抑制作用，发现siRNA有效的抑制了胶质纤维酸性蛋白的表达，同时筛选出了针对胶质纤维酸性蛋白的有效siRNA序列。提示siRNA 调节胶质纤维酸性蛋白的沉默作用可能成为脊髓中枢系统损伤的重要治疗手段。 6. Gene expression in retinoic acid-induced neural tube defects: A cDNA microarray analysis 维甲酸致神经管发育缺陷的相关基因表达：cDNA芯片分析 推荐理由：在神经管发生过程中，神经板必须准时准确地关闭形成神经管，否则将出现神经管缺陷和随之而来的脊柱裂或无脑等常见畸形。许多文献报道神经管的关闭过程受到多种基因形成的网络调控及环境因素的影响。基因芯片能同时监控组织细胞中成千上万基因的表达，为在分子水平研究复杂的生理病理过程或信号通路提供有力工具。文章利用cDNA芯片技术，通过比较神经管发育缺陷与正常胚胎发育相关基因的表达差异，以期发现与神经管发育缺陷发生密切联系的一些关键基因。 7. Neuroprotective effects of human telomerase reverse transcriptase on beta-amyloid fragment 25-35-treated human embryonic cortical neurons hTERT基因转染对Aβ25-35作用人胚胎皮质神经元的保护作用 推荐理由：目前国内外对端粒酶的研究多数集中在维持端粒长度的功能方面，如抗肿瘤或“永生化”，而对端粒酶的促生存和抗凋亡作用研究则相对较少，并且主要利用的细胞绝大多数来源于胚鼠或肿瘤细胞。文章直接利用原代培养的人胚胎皮质神经元进行人端粒酶反转录酶（hTERT）神经保护作用观察，实验构思建立在Aβ25-35作用于神经元后，可引起周期素依赖性蛋白激酶5和p16水平显著升高的理论基础上，拟验证性观察转染Ad-hTERT后周期素依赖性蛋白激酶5和p16的水平变化。结果提示其水平显著下降，所以认为hTERT对Aβ25-35作用的人胚胎皮质细胞的神经保护作用可能与降低周期素依赖性蛋白激酶5和p16的表达有关。 8. In vivo transfection of enhanced green fluorescent protein in rat retinal ganglion cells mediated by ultrasound-induced microbubbles 超声微泡介导增强型绿色荧光蛋白基因转染视网膜神经节细胞的体内实验 推荐理由：超声照射本身可促进目的基因在体外和体内的转染与表达，且超声介导微泡破裂还可以进一步增强基因的转染效率。已有实验证实超声微泡能明显提高增强型绿色荧光蛋白基因体外转染视网膜神经节细胞的效率，那么超声微泡介导的增强型绿色荧光蛋白基因体内转染的效率又会如何呢？实验将验证性观察超声微泡介导增强型绿色荧光蛋白基因体内转染视网膜神经节细胞的可行性、安全性及有效性，并与传统方法相比较。 9. RNA interference blocking the apoptosis in HEK293 cells induced by overexpression of alpha-synuclein RNA干扰技术阻断α-synuclein过表达诱导的细胞凋亡 推荐理由：研究表明，α-synuclein过表达可诱导α-synuclein蛋白病理性积聚，降低HEK293细胞活力，诱导细胞凋亡，与帕金森病发病相关。实验通过构建并筛选高效、特异的α-synuclein基因 RNA干扰载体，利用RNA干扰技术阻断野生型α-synuclein过表达所诱导的细胞凋亡，为帕金森病的RNA干扰基因治疗提供思路。
专题介绍：基因工程是生物工程的一个重要分支，随着基因工程技术的飞跃式发展，那些威胁人类健康的严重疾病，如神经系统肿瘤、神经退行性疾病、神经系统遗传疾病有了治愈的希望。由于基因工程、基因治疗的治疗策略是针对疾病的根源“异常的基因”本身进行置换、修饰、修复、灭活等，因此，相对传统的对症治疗方法有着不可替代的明显优势。
本期9篇文章从基因工程在医学领域应用的基因诊断→基因治疗→基因药物等层面，集中展现了基因工程在神经系统缺血缺氧性疾病、神经系统退行性疾病、神经系统肿瘤、神经系统先天性疾病的诊断应用价值以及潜在的开发前景。
1. Neuronal tolerance to hypoxia-ischemia through recombinant adeno-associated viral vectors expressing neuronal and inducible nitric oxide synthase: An in vivo study
携带神经元型一氧化氮合酶和诱导型一氧化氮合酶反义RNA重组腺相关病毒载体对神经细胞耐缺血缺氧能力的影响：体内实验
2.Adenovirus-mediated hypoxia-inducible factor-1 alpha gene transfer induces angiogenesis and neurogenesis following cerebral ischemia in rats
腺病毒介导低氧诱导因子1α基因诱导大鼠脑缺血后神经发生及血管新生
4. siRNA epidermal growth factor receptor silencing in U251 glioma cells
重组Dicer酶介导小分子干扰RNA“鸡尾酒”下调U251人脑胶质瘤细胞表皮生长因子受体的表达
5. Inhibitory effect of synthetic small interfering RNAs on glial fibrillary acidic expression in astrocytes
应用siRNA抑制大鼠星形胶质细胞胶质纤维酸蛋白的表达
6. Gene expression in retinoic acid-induced neural tube defects: A cDNA microarray analysis
维甲酸致神经管发育缺陷的相关基因表达：cDNA芯片分析
hTERT基因转染对Aβ25-35作用人胚胎皮质神经元的保护作用
8. In vivo transfection of enhanced green fluorescent protein in rat retinal ganglion cells mediated by ultrasound-induced microbubbles
超声微泡介导增强型绿色荧光蛋白基因转染视网膜神经节细胞的体内实验
9. RNA interference blocking the apoptosis in HEK293 cells induced by overexpression of alpha-synuclein
RNA干扰技术阻断α-synuclein过表达诱导的细胞凋亡
专题文章：
推荐理由：研究证实，神经元型一氧化氮合酶（nNOS）可介导缺血缺氧早期的神经毒性作用，诱导型一氧化氮合酶（iNOS）可介导缺血缺氧后期迟发性的神经毒性作用，而一氧化氮合酶、丝裂原活化蛋白激酶p38 MAPK和 Caspase-3三者共同参与缺血、缺氧等多种因素所导致的神经损伤的病理过程。实验证实，转染rAAV-AsnNOS病毒载体的脑神经细胞能够在缺血早期抑制神经元型一氧化氮合酶、p38MAPK和Caspase-3的表达，转染rAAV-AsiNOS病毒载体的脑神经细胞能够在缺血晚期抑制诱导型一氧化氮合酶、p38MAPK和Caspase-3的表达，从而在缺血后抑制神经细胞凋亡的发生。实验也进一步证实神经元型一氧化氮合酶和诱导型一氧化氮合酶在缺血早期和中晚期分别起到神经毒性作用。
2. Adenovirus-mediated hypoxia-inducible factor-1 alpha gene transfer induces angiogenesis and neurogenesis following cerebral ischemia in rats
推荐理由：低氧诱导因子1α可保护脑神经细胞、促进神经和血管的再生。由于腺病毒载体具有可插入较大的外源基因，滴度高，转染效率高，宿主范围广的优点，目前已被广泛应用于基因治疗临床试验方案中。实验基于上述理论，拟验证携带低氧诱导因子1α基因的重组腺病毒载体提高低氧诱导因子1α的体内含量，从而促进局灶性脑缺血模型大鼠的血管新生及神经发生。
3. Interleukin-2 expression and glioma cell proliferation following Vaccinia vector gene transfection in vivo
痘苗病毒载体基因体外转染人脑胶质瘤细胞白细胞介素2表达及增殖能力的变化
推荐理由：目前，以病毒载体进行基因转移仍是脑胶质瘤基因治疗的主要技术手段，且以反转录病毒载体的应用最为普遍。采用不同的病毒载体，以不同的基因转移方式实施基因治疗成为热点课题。其中，痘苗病毒载体由于具有可表达多种外源基因、毒性低、可制备高滴定度的重组病毒等特点，日益受到重视。已构建了表达多种细胞因子及肿瘤抗原的重组痘苗病毒能够提高机体的抗肿瘤免疫作用。实验观察了痘苗病毒介导白细胞介素2基因转染人脑胶质瘤细胞系胶质瘤细胞体的外生物学特性，探讨痘苗病毒作为一种新的载体对人脑恶性胶质瘤进行基因治疗的可行性。
推荐理由：表皮生长因子不仅引起肿瘤细胞增殖，而且具有广泛的生物学活性。目前有关胶质瘤生长中表皮生长因子作用的研究焦点在于表皮生长因子受体。实验应用了一种经济、快捷、高效的抑制基因表达的技术手段“小分子干扰RNA”，重组Dicer酶介导小分子干扰RNA，观察人脑胶质瘤细胞人表皮生长因子基因的表达。文章区别于其他实验的重要发现在于，得出了小分子干扰RNA对胶质母细胞瘤细胞系U251表皮生长因子受体表达的抑制呈明显剂量依赖性，提示了小分子干扰RNA高效特异性阻断相应基因表达的效率与剂量有关。
推荐理由：胶质纤维酸性蛋白是轴突生长的重要抑制因素，其所致神经胶质增生可能是中枢神经系统轴突损伤神经元变性原因之一。作者通过运用研究化学合成的小分子干扰RNA (siRNA) 对大鼠星形胶质细胞胶质纤维酸性蛋白基因表达的抑制作用，发现siRNA有效的抑制了胶质纤维酸性蛋白的表达，同时筛选出了针对胶质纤维酸性蛋白的有效siRNA序列。提示siRNA 调节胶质纤维酸性蛋白的沉默作用可能成为脊髓中枢系统损伤的重要治疗手段。
推荐理由：在神经管发生过程中，神经板必须准时准确地关闭形成神经管，否则将出现神经管缺陷和随之而来的脊柱裂或无脑等常见畸形。许多文献报道神经管的关闭过程受到多种基因形成的网络调控及环境因素的影响。基因芯片能同时监控组织细胞中成千上万基因的表达，为在分子水平研究复杂的生理病理过程或信号通路提供有力工具。文章利用cDNA芯片技术，通过比较神经管发育缺陷与正常胚胎发育相关基因的表达差异，以期发现与神经管发育缺陷发生密切联系的一些关键基因。
7. Neuroprotective effects of human telomerase reverse transcriptase on beta-amyloid fragment 25-35-treated human embryonic cortical neurons
推荐理由：目前国内外对端粒酶的研究多数集中在维持端粒长度的功能方面，如抗肿瘤或“永生化”，而对端粒酶的促生存和抗凋亡作用研究则相对较少，并且主要利用的细胞绝大多数来源于胚鼠或肿瘤细胞。文章直接利用原代培养的人胚胎皮质神经元进行人端粒酶反转录酶（hTERT）神经保护作用观察，实验构思建立在Aβ25-35作用于神经元后，可引起周期素依赖性蛋白激酶5和p16水平显著升高的理论基础上，拟验证性观察转染Ad-hTERT后周期素依赖性蛋白激酶5和p16的水平变化。结果提示其水平显著下降，所以认为hTERT对Aβ25-35作用的人胚胎皮质细胞的神经保护作用可能与降低周期素依赖性蛋白激酶5和p16的表达有关。
推荐理由：超声照射本身可促进目的基因在体外和体内的转染与表达，且超声介导微泡破裂还可以进一步增强基因的转染效率。已有实验证实超声微泡能明显提高增强型绿色荧光蛋白基因体外转染视网膜神经节细胞的效率，那么超声微泡介导的增强型绿色荧光蛋白基因体内转染的效率又会如何呢？实验将验证性观察超声微泡介导增强型绿色荧光蛋白基因体内转染视网膜神经节细胞的可行性、安全性及有效性，并与传统方法相比较。
推荐理由：研究表明，α-synuclein过表达可诱导α-synuclein蛋白病理性积聚，降低HEK293细胞活力，诱导细胞凋亡，与帕金森病发病相关。实验通过构建并筛选高效、特异的α-synuclein基因 RNA干扰载体，利用RNA干扰技术阻断野生型α-synuclein过表达所诱导的细胞凋亡，为帕金森病的RNA干扰基因治疗提供思路。
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