二、基于UCMSC的遗传性疾病基因治疗（一）、遗传病的发病机制遗传病是指生殖细胞或受精卵的遗传物质在数量、结构和功能上发生改变而引起的疾病，或者由致病基因所控制的疾病，通常具有遗传性、家族性、先天性、终身性和发病率高的特征。遗传病具有由亲代向向后代传递的特点，遗传病常为先天性的，也可后天发病。如先天愚型、多指（趾）、先天性聋哑、血友病等，这些遗传病完全由遗传因素决定发病，并且出生一定时间后オ发病，有时要经过几年、十几年甚至几十年后オ能出现明显症状。在基因水平上，根据基因缺陷的数目和位置，可将遗传性疾病分为单基因遗传病、多基因遗传病和线粒体遗传病。1.单基因遗传病此类遗传病由单基因缺陷引起，也就是说只要体内有一个致病基因存在就会发病，这类疾病往往是由于某个特定功能基因缺失，或者基因上的个别或多个关键碱基被替代、丢失而不能指导合成某种蛋白质，或者是合成出来的蛋白质发生的结构性改变，致使难以发挥相应的功能，在临床上通常表现出组织器官功能性的改变，如果导致代谢功能亲乱，则形成代谢性遗传病。目前已发现单基因遗传病余种。单基因病又分为显性遗传、隐性遗传和性连锁遗传三类，其中显性遗传是父母一方有遗传病即可遗传给后代，表现为连续遗传、无性别差异、家族性聚集等，例如软骨发育不良、家族性结肠息肉、多指、并指等。隐性遗传是因为患儿的双亲外表往往正常，但都是致病基因的携带者，一旦父母双方均为隐性基因变异，后代则极有可能出现遗传病的表型特征，例如先天性聋哑、高度近视、白化病等。性连锁遗传又分为伴X显性遗传、伴X隐性遗传和伴Y遗传病，该类遗传病的发病特点是与性别有关。伴X显性遗传的特点是连续性遗传，女患者多，男患者的母亲和女儿一定患病，例如骨骼发育畸形、佝偻病。伴X隐性遗传的特点是男患者多，女患者的父亲和儿子一定患病，如血友病，其母亲是致病基因携带者。又如红绿色盲是一种交叉遗传，儿子发病是来自母亲的，是致病基因携带者，而女儿发病是由父亲而来，但男性的发病率要比女性高得多。比较常见的还有进行性肌营养不良，患者表现为肌肉无力或萎缩，行走困难，进行性肌肉发育障碍。伴Y遗传病的特点是患者均为男性，传男不传女，例如毛耳病，表现为男性外耳道多毛。2.多基因遗传病多基因遗传病指某种疾病的发生受两对以上等位基因的控制，它们的基本遗传规律也遵循孟德尔的遗传定律，但多基因遗传病除了决定于遗传因素之外，还受着环境等多种复杂因素的影响，故也称多因子病。多基因遗传病是在遗传因素和环境因素双重作用下发病，其中遗传因素所占的比重称为遗传度，遗传度越高表示遗传因素起的作用越大，反之，环境因素所起作用大，完全由遗传因素决定的非常罕见。常见的多基因遗传病有高血压、冠心病、糖尿病以及先天畸形(唇腭裂、脊柱裂、无脑儿等)由多个基因与环境因子共同作用所引起的遗传性疾病。它包括由一个主基因和其他基因加上环境因子共同作用所引起，以及由相当多的微效基因共同参与加上环境因子所引起。其遗传方式复杂，很难在一个家族中确定正常个体和患病个体。只有通过对大量患者进行研究后，方能确定遗传因子在多基因病发生中的作用。临床常见的多基因病有:消化性溃疡、原发性高血压、先天性心脏病、哮喘、精神分裂症、无脑儿、糖尿病等3.线粒体遗传病线粒体病(mitochondriopathy)是指因遗传缺损引起线粒体代谢酶的缺陷，导致ATP合成障碍、能量来源不足而出现的一组多系统疾病，也被称为线粒体细胞病。线粒体病主要由mDNA(mitochondrialDNA)的突变造成，包括点突变、缺失、重复及丢失等。线粒体遗传的特点是母系遗传、有独立的核外遗传密码、进化速度快。迄今为止，共发现50余种病理性mtDNA点突变及数百种重排方式，同一种mDNA突变对于不同患者可造成不同的临床表现。与线粒体疾病相关的核DNA损害包括:编码线粒体蛋白质的基因突变、蛋白质进入线粒体的障碍、基因组间的通信障碍。线粒体遗传病的特点是呈母性遗传方式，常见的线粒体疾病有神经细胞疾病和肌病，例如氨基酸糖苷类药物导致的耳聋、Leber遗传性视神经病、肉碱缺乏综合征等，常表现为智力、运动发育迟缓、智力低下、身材矮小、肌张力降低。（二）以脐带间充质干细胞为载体的遗传性疾病治疗原理给于UCMSC为细胞载体的遗传性疾病的基因治疗是针对引起遗传病的基因缺陷，把具有正常功能的基因与特殊(改构的腺病毒、反转录病毒、慢病毒)的基因载体重组，然后通过体外共培养的方法将重组体引入UCMSC内，也可通过化学或机械方法直接将携带正常基因的质粒或载体直接引入UCMSC，在体外筛选、鉴定获得能够表达目的基因的UCMSC并扩增到一定的数量，再将携带目的基因的UCMSC通过静脉注射或定位移植方式植入体内，通过持续表达特定的活性蛋白而发挥治疗遗传病的作用。从遗传性疾病的基因治疗理论上讲，直接给遗传病患者输入正常的UCMSC实际上也是一种基因治疗方法，因为UCMSC本身也包含正常的功能基因，可以在一定程度上表达遗传病患者缺陷的基因，弥补基因缺陷，但只是功能有限，不如引入特定基因的UCMSC有效而已。遗传病是一种终身性疾病，基因治疗以外的所有疗法都只能对症治疗，缓解临床症状，而不能彻底治愈。遗传病涉及的基因缺陷是全身性的，即患者全身所有的细胞都有同样的基因缺陷，只是临床表现或病理改变在不同的组织显现程度不同而已。随着精准医学技术的发展，对人体进行全基因组测序的准确性越来越高，成本越来越低，遗传性疾病的精确诊断越来越容易，但在治疗方面则存在较多的技术问题，要矫正人体内所有细胞的基因变异谈何容易。从原理上讲，在生殖细胞或受精卵水平进行基因治疗更为简单、方便，而且可以实现新生个体全身细胞的遗传矫正，在技术上通过基因重组、基因编辑技术都可以实现，对遗传病患者是一种彻底解决方案，但外源性基因引入生殖细胞存在严重的伦理问题，有诱发新的遗传问题的风险，因此，基因治疗只能在体细胞上进行。即便是对体细胞进行基因治疗实际上也不是一种彻底解决办法，因为大部分容易获得的体细胞，它们的生命周期均有限，随着细胞生命周期的终结，疗效自然停止，所以难以达到终身治愈的目标。要使基因治疗维持长久疗效，必须选择生长活性高、生存时间长的细胞作为载体，干细胞具有自我更新和分化能力，具备长期生存和不断产生新细胞的潜能，符合基因治疗载体细胞的基本要求。自体来源的干细胞是最理想的基因治疗载体细胞，其中包括骨髓造血干细胞、间充质干细胞及脂肪、牙髓等来源的间充质干细胞，但在很多情况下，例如老年人、长期疾病状态的患者，自体来源的干细胞在数量和生长活性上十分有限，难以满足治疗需求。在所有干细胞中，UCMSC是较为合适的基因治疗载体细胞，原因是它获得容易、生长活力强、免疫原性低，可采用异体来源的UCMSC进行基因治疗。国内外关于以UCMSC为载体的基因治疗方法及用于遗传性疾病治疗的报道较少，但在技术上外源性基因能够引入UCMSC并能在其中稳定表达，在一般情况下引入正常基因对UCMSC无损害，因此具有一定的可实现性。血友病是X染色体连单基因遗传病，是由于血小板基因缺陷引起。Evans等将经过人FⅧ基因修饰的骨髓MSC移植到血友病小鼠体内，发现有50％的小鼠对血小板因子产生了免疫时受并发挥了疗效。Duchenne型肌养不良(duchennemusculardystrophy，DMD)是一种X连锁隐性遺传病，以进行性四肢近端骨肌缩无力，小腿腓肠肌假性肥大为特征，是最常见的神经肌肉疾病，患者多于20岁左右死于呼吸或心力衰竭。国内有人将编码细胞骨架蛋白的基因导入MSC并用于进行性肌营养不良的小鼠体内，证实携带Dys基因的MSC可到达肌肉组织并可检测到myogenin表达，移植细胞可分化为肌细胞并产生疗效。目前关于以MSC为载体的遗传病基因治疗主要集中于骨髓来源的MSC，但UCMSC与骨髓MSC具有相似的生物学特性，其方法和结果对UCMSC有直接的参照性，不同点在于骨髓MSC可来于自体，但UCMSC主要来源于异体，除非在出生时保留了UCMSC。
本文章摘录于《脐带间充质干细胞转化医学》
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