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基因工程和高分子科学 基因工程和高分子科学 基因工程和高分子科学 高分子科学与基因容载 2005/07/05 基因工程和高分子科学 * 第1页，共21页，编辑于2022年，星期四 2005/07/05 基因工程和高分子科学 * 基因重组和高分子科学 基因重组是“双刃剑”： 优良的基因重组：物种改良、疾病防治； 不良的基因重组：恶果难以预料； 基因重组的策略： 1）补充策略：转移所需基因； 2）纠正策略：定点修复变异基因； 基因转移（DNA Delivery）的实施： 1）活体直接转移（in vivo）； 2）离体间接转移（ex vivo）； 第2页，共21页，编辑于2022年，星期四 2005/07/05 基因工程和高分子科学 * 基因转移（DNA Delivery）的方法 物理方法： ? 基因枪（particle bombardment）； ? 电穿孔基因转移技术（electoporation）； ? 激光微束转移技术（lasermicrobeam-mediated transformation）； ? 微注射法（microinjection）； ? 超声导入（sonaporation）；基因针等等 简便完全； 转移效率低（10-3）； 特异性和稳定性差； 长期表达能力低。 第3页，共21页，编辑于2022年，星期四 2005/07/05 基因工程和高分子科学 * 基因转移（DNA Delivery）的方法 生物学方法： 使用病毒、细菌作为基因载体，将靶基因接到病毒基因上。 ? 反转录病毒：感染效率高、免疫原性低、能长期表达、 只感染分裂细胞、易被灭活； ? 腺病毒：靶细胞范围广、感染效率高、短期表达水平高、 难以长期表达、基因容量有限； ? 其它病毒： ? 噬菌体： 最大隐患：病毒基因被重组。 第4页，共21页，编辑于2022年，星期四 2005/07/05 基因工程和高分子科学 * 基因转移（DNA Delivery）的方法 化学方法： ? 裸露的DNA； ? DNA容载：加入凝聚剂，通过静电作用，使舒展的DNA链塌缩，凝聚成纳米粒子，再使DNA凝聚体进入靶细胞核。凝聚剂又为基因转移的载体。 第5页，共21页，编辑于2022年，星期四 2005/07/05 基因工程和高分子科学 * 基因转移的化学方法 凝聚剂基本为阳离子化合物、包括高分子。 ? 多价金属盐：Ca3(PO4)2、Co(NH3)6； ? 多元胺：spermidine（亚精胺）、spermine（精胺）； ? 脂质体和蛋白质； ? 高分子载体：聚乙烯基胺（PEI）、聚赖氨酸（PLys）、 甲壳胺、聚氨基酯、聚磷酸酯等等； NH2(CH2)3NH(CH2)4NH(CH2)3NH2 NH2(CH2)3NH(CH2)4NH2 第6页，共21页，编辑于2022年，星期四 2005/07/05 基因工程和高分子科学 * 第7页，共21页，编辑于2022年，星期四 2005/07/05 基因工程和高分子科学 * 高分子科学与基因转移 高分子作为凝聚剂和载体： 结构确定、合成、改性 ?? 物理、生物、化学； DNA凝聚体形成、稳定和传输 ?? 物理、生物； 基因在进入细胞核之前…… ? 形成凝聚体； ? 进入体内，即遭到免疫系统的攻击； ? 免疫修饰； ? 游离于体内，被吸附、发生簇集； ? 提高稳定性； ? 穿透细胞膜屏障； ? 提高脂溶性和特异性； ? 细胞中酶的“遴选”； ? 细胞内液中不解体； ? 进入细胞核； ?基因的释放、组合或失活； ? 细胞核内解体； 第8页，共21页，编辑于2022年，星期四 2005/07/05 基因工程和高分子科学 * DNA在基因转移过程中发生了什么？ Schematic representation of DNA uptake by mammalian cells. Biochemistry, 41(48), 2002 14089 第9页，共21页，编辑于2022年，星期四 2005/07/05 基因工程和高分子科学 *