基因治疗是一种很有前途的方法,可以通过在患者细胞中引入或修改基因来治疗各种疾病。然而,基因治疗面临着许多挑战,例如找到正确的基因靶点,安全有效地传递基因,以及随着时间的推移监测基因治疗的效果。为了克服这些挑战,研究人员需要使用与人类生理学和遗传学非常相似的动物模型。非人灵长类动物(NHP)是实现这一目标的理想候选者,因为它们在解剖学,免疫学和基因表达方面与人类有许多相似之处。
非人灵长类是属于灵长目(包括人类)的多样化动物群体。与其他用于基因治疗研究的动物模型相比,这些非人灵长类具有以下几个优势:
- 它们与人类具有高度的遗传相似性,根据物种的不同,从93%到99%不等。这意味着它们可以比其他动物更准确、更忠实地表达人类基因。
- 它们具有复杂的免疫系统,可以对外来抗原产生先天性和适应性反应。这使得研究人员能够在人体试验中测试基因治疗载体和产品之前评估基因治疗载体和产品在非人灵长类中的安全性和有效性。
- 他们拥有庞大的大脑尺寸和复杂的认知能力,使他们能够执行各种行为任务。这使研究人员能够评估基因治疗对非人灵长类神经功能和疾病的影响。
研究非人灵长类动物基因治疗靶点的技术
为了研究非人灵长类中的基因治疗靶点,研究人员需要使用能够将治疗基因递送到所需细胞和组织的技术,并随着时间的推移监测基因治疗的进展。一些最广泛使用的技术是:
使用病毒载体向非人灵长类动物递送治疗基因
病毒载体是经过修饰的病毒,可以将外源基因携带到宿主生物体的细胞中。病毒载体在基因治疗中有几个优点,例如高效率、特异性和稳定性。然而,病毒载体也存在一些风险,例如免疫反应、毒性和插入诱变。因此,研究人员需要仔细选择和优化每个基因治疗靶点和NHP物种的病毒载体。用于非人灵长类基因治疗的一些最常用的病毒载体是:
- 腺病毒载体:这些载体来源于引起人类和动物呼吸道感染的腺病毒。腺病毒载体可以转导分裂和非分裂细胞,并且可以携带高达36 kb的大有效载荷。然而,腺病毒载体具有高度的免疫原性和短暂性,这意味着它们会引起强烈的免疫反应并随着时间的推移而失去表达。
- 逆转录病毒载体:这些载体来源于将其遗传物质整合到宿主基因组中的逆转录病毒。逆转录病毒载体只能转导分裂细胞,并且可以携带高达8 kb的小有效载荷。然而,逆转录病毒载体是稳定和持久的,这意味着它们可以长时间保持其表达。逆转录病毒载体包括慢病毒载体(来源于HIV)和γ逆转录病毒载体(来源于鼠白血病病毒)。
- 腺相关病毒载体:这些载体来源于腺相关病毒,这些病毒依赖于与腺病毒或疱疹病毒的混合感染进行复制。腺相关病毒载体可以转导分裂和非分裂细胞,并且可以携带高达 5 kb 的中等有效载荷。腺相关病毒载体的免疫原性较低,比腺病毒载体更稳定,但持久性低于逆转录病毒载体。
非人灵长类动物用于基因治疗药物靶标验证,以在人类测试之前研究基因治疗的安全性和有效性。由于非人灵长类动物与人类具有生物学相似性,它们可以提供有关基因治疗潜在效果的宝贵数据,并帮助识别任何潜在的风险或副作用。这有助于确保治疗在人体临床试验中进行测试之前是安全有效的。
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