[发明专利]一种在体基因转导装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种临床医学研究的实验用仪器，特别是一种在体基因转导装置，该装置可对提供高效、安全的基因转导，为进一步基因治疗提供新的方法和工具。

背景技术

基因治疗的效果紧密依赖于是否能将转导基因安全、有效地输送到靶器官组织中。在基因载体中，有病毒载体和非病毒载体。其中：病毒载体在携带病毒进入细胞，并导致细胞感染毒性的过程中起着重要作用。然而，最近有报道称，AAV载体的血友病可以通过反作用的免疫反应而阻断病毒载体进入细胞(1，2)。另外，病毒载体和宿主基因组的结合，可能会使病毒插入染色体，引起严重后果。据报道：有3个患有重度联合免疫缺陷(SCID)的儿童参加了法国基因治疗实验，实验采用的逆病毒载体治疗方法引起了白血病，从而导致其中2个儿童死亡。究其原因，是因为病毒插入了患者的11号染色体(3，4)。因此，发明一套没有病毒载体和人工合成载体的基因输送体系将大大有利于人类。

裸pDNA被认为是一种最简单和最安全的基因转导系统(5)。它由于没有外源蛋白质，不会刺激获得性免疫系统(9)，因而比病毒载体具有更多的优点。同时，骨骼肌可被用做裸pDNA转导的主要靶器官。注射了脂质体DNA的肌肉会出现长期的蛋白质反应(8)，这就使肌肉犹如一所能分泌治疗蛋白质的加工厂(10)。目前，由脂质体DNA结合来自于病原体、过敏原和肿瘤蛋白的DNA疫苗已经完成了临床第一、第二阶段的实验(6，7)。然而，转导到肌肉的裸脂质体DNA的最大缺点是它的转导效率太低。

最近，通过电极途径在体内进行基因转导已经成为热门课题，特别是电基因转导到骨骼肌的方法。这是因为：1)骨骼肌细织中没有细胞替代，所以在有丝分裂后不出现基因快速丢失(12)，而且转导基因可以存在较长时间；2)骨骼肌含有丰富的血供，为分泌蛋白质进入血液循环提供了良好的转运条件。电基因转导相比裸DNA注射转导的优点在于其个体内部变异较小(14)。另外，电转导持续时间较长，可以用在不同物种的不同组织中，例如用在灵长类动物组织中(14)。在老鼠实验中，电基因转导可用于调节人类凝血因子IX，2％人类凝血因子IX保持了正常状态并持续数月时间(15，16)。目前，通过电基因脉冲转导药物的临床试验已经广泛开展(17)。

电基因转导是一项应用电脉冲强化细胞外分子的技术操作，它破坏了血浆细胞膜(18)，使得DNA、酶、抗体和其他大分子物质可以进入细胞膜。最典型的是施加高达200-700V/cm的电流到肌肉组织(19)，从而达到高效的基因转导率。但这种方法会导致组织发生不可逆转的损伤(19，20)。据研究调查报道，这种方法的损伤程度远远高于电流为100V/cm所造成的组织损伤，甚至可直接导致细胞死亡(21)。

发明内容

本发明的目的在于，为临床医学研究实验提供一种高效、安全在体基因转导装置，进而为基因治疗提供新方法和新工具。

为了实现上述任务，本发明采取如下技术解决方案：

一种在体基因转导装置，其特征在于，该装置的硬件包括：

1)带有双注射器针管的双针头电极，用于：a)给肌肉组织注射DNA；b)给DNA所在之处的肌肉组织施加具有特定参数的激励电场。

2)激励信号源，用以产生两种激励信号，正弦波脉冲信号和方波脉冲信号。激励信号的幅度可在10V-50V范围内调整。脉冲宽度在10ms-1000ms之内可调，脉冲间隔也在10-1000ms之内可调。一次激发的脉冲数量在1-10个之内可调；

3)微处理机，用以对刺激信号进行控制和调节，根据人为设定的特殊刺激参数控制系统进行斩波操作，以产生符合参数设定要求的不同的刺激信号；

4)键盘输入与显示模块，输入模块用以实现刺激参数的设定，显示模块用以指示当前设定的特殊的刺激参数。

微处理机内设有支持软件，这些软件包括：

1)支持产生高压、脉宽可调的交流正弦波脉冲信号的斩波控制软件；

2)支持产生高压、脉宽可调方波脉冲信号的斩波控制软件；

3)支持产生每次输出脉冲数可调的控制软件；

4)键盘管理模块：用于对实验参数进行设定、查询、修改和删除；

5)显示器管理模块：用于监视设定的参数和出错报警。

软件由以下模块构成：

1)定时模块，实现以10ms为单位的软件定时功能；

2)显示模块，实现设定好的特殊参数的显示功能；

3)参数设置模块，根据系统检测到的键盘按键的状态变化来改变产生的刺激信号的参数；