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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,无忧,PPT,整理发布,第一节 肿瘤与癌症,癌(,cancer),是一群不受生长调控而繁殖的细胞,也称恶性肿瘤。,良性肿瘤是一群仅局限在自己的正常位置,且不侵犯周围其他组织和器官的细胞。,病毒癌基因(,V-onc,):,DNA,病毒和,RNA,病毒,癌基因,细胞转化基因(,C-onc,),(,一,),反转录病毒致癌基因,Rous,于,1911,年首先发现鸡肉瘤病毒(,后称劳斯肉瘤病毒,RSV,),研究证明它是一种,反转录病毒,,在接种给鸡后诱发肉瘤,诺贝尔奖得主劳斯,V-onc,基因的起源,反转录病毒感染人或动物之后,将宿主中的原癌基因经过修饰和改造,成为其本身基因组中的一部分并具有了致癌性。,各种脊椎动物,DNA,上都有雨,Src,相类似的,DNA,序列。正常细胞中这些基因不表达,只有在细胞发生癌变时才有活性,所以称为,原癌基因,。,原癌基因产物及其分类,原癌基因,是细胞内与细胞增殖相关的正常基因,是维持机体正常生命活动所必须的,在进化上高等保守。,当原癌基因的结构或调控区发生变异,基因产物增多或活性增强时,使细胞过度增殖,从而形成肿瘤。,按在细胞中的位置:,1.,与膜结合的蛋白,2.,可溶性蛋白,3.,核蛋白,按功能:蛋白激酶类、生长因子类、生长因子受体类、,GTP,结合蛋白类、核蛋白类、功能未知类,碱基,缺失或单碱基突变,基因,扩增,染,色体重排,蛋白质活性大大提高,蛋白质未变化,但总量大大提高,增强子功能使癌基因高效表达,与强启动子基因相融合,提高癌基因表达效率,原癌基因,2.,原癌基因的激活机制,(,1,)点突变,(,2,),LTR,(,long terminal repeat),插入,LTR,是反转录病毒基因组两端的长末端重复序列,其结构中含有强的启动子序列,当,LTR,插入到原癌基因启动子区域或邻近部位后,可从根本上改变基因的正常调控规律。,(,3,)基因重排(,rearrange),(,4,)缺失(,Deletion),oncogene,(-),cancer,一些原癌基因5上游存在负调控序列,该序列的缺失或突变,则丧失抑制癌基因表达的能力。,Brukitt,淋巴瘤中,c-,myc,因,负调控序列缺失或,LTR,插入而增强表达。,(,5,)基因扩增,蛋白质结构未变化,但总量大大提高,基因,扩增,原癌基因,使每个细胞中基因拷贝数增加,从而直接增加可用的转录模板数以增加基因表达。,3,、基因互作与癌基因表达,(,1,)染色体构象对原癌基因表达的影响,基因表达不仅取决于基因本身及其相邻区域的一级结构,也取决于其空间构象,即基因在染色体上的空间排列和染色质的结构。当两个基因相距太近时,往往不易形成有利于高效转录的空间结构。,基因领域,:基因与基因之间的间隔距离,基因领域效应,:同一,DNA,链上两个具有相同转录方向的基因间隔小于一定长度时,影响有效转录所必需的染色质结构的形成,从而使这两个基因中的一个或两个均不能转录或转录活性显著降低。,0.3kb-5kb,,最佳间隔距离与两个基因的总长度成正相关。,(,2,)原癌基因终产物对基因表达的调控,某种原癌基因产物对另一种原癌基因表达的调控作用;,某种原癌基因产物对自身表达的反馈调控作用,癌基因产物通过介质传递生长刺激信号的部位有,3,处:,癌基因产物本身,模拟了生长因子,,因而与相应的受体作用,以自分泌的方式刺激细胞生长;,癌基因产物模拟了,已结合配体的生长因子受体,,从而在无外源生长因子时提供了促进细胞分裂的信号;,癌基因产物作用于细胞内生长控制途径,解除此途径对外源刺激信号的需求。,(,3,)抑癌基因产物对原癌基因的调控,抑癌基因产物能够抑制细胞的恶性增殖,当细胞内由于某种原因造成这些基因的表达受抑制时,原癌基因就活跃表达,引起细胞癌变。,抑癌基因和原癌基因的区别:,1,在功能上,抑癌基因抑制增殖,促进分化、成熟和衰老。,2.,在遗传方式上,原癌基因是显性,抑癌基因是隐性。,3.,在突变发生的细胞类型上,所有细胞都能发生抑癌基因突变,原癌基因突变只发生在体细胞上。,(,4,)外源信号对原癌基因表达的影响,细胞外信号(生长因子、激素等)作用于靶细胞后,通过细胞膜受体系统或其他直接途径被传递至细胞内,再通过多种蛋白酶的活化,对转录因子进行修饰,然后引发一系列基因的转录激活。,对细胞外信号反应迅速的基因被称为,快速反应基 因,。,其特点是:,1.,不受蛋白质合成抑制剂的阻断,2.,快速反应基因的转录激活维持时间很短,通常在半小时内完成,然后逐渐恢复原状。,第二节 人类免疫缺陷病毒,-HIV,HIV-human immunodeficiency virus,人类免疫缺陷病毒,AIDS Acquired Immune Deficiency Syndrome,获得性免疫缺陷综合症,该病毒属反转录病毒科,慢病毒属,中灵长类免疫缺陷病毒亚属,直径约为,100nm,的球状病毒,粒子外包着由两层脂质组成的脂膜,特徵,1,是需要較長的時間才能培養出來,2,由宿主,細胞,直接感染周圍的細胞,不必經由形成病毒顆粒此一步驟,艾滋病病毒,HIV,模式图,途径,性传播,血液,传播,共用针,具传播,母婴,传播,Hiv,的结构蛋白,包膜蛋白,:,含外膜蛋白和跨膜蛋白,信号肽,.,核心蛋白,:,在细胞内 合成,包括,p24,pl7,和,pl2,三种结构蛋白,RNA,逆转录酶,蛋白酶和整合酶,HlV,基因组,基因组为两条相同的,RNA,单链,每条单链含有,9749,核酸,由结构基因和调 节基因等组成,.,结构基因有,3,个,:,(1)gag,基因,(,群抗原基因,),编码核心蛋白,p24.,(2)pol,基因,(,多聚酶基因,),编码核心多聚酶,.,(3),基因,env(,外膜蛋白基因,),编码外膜蛋白,gpl20,和,gp41.,结构基因主要编码核心蛋白,多聚酶和外膜蛋白,调节基因(调控蛋白),7,个,:,(1)tat,基因,(,反式激活因子,),对,HIV,基因起正调控作用,.,(2)rev,基因,(,病毒蛋白表达调节因子,),增加,gag,和,env,基因对结构蛋白的表达,.,(3)nef,基因,(,负因子,),有抑制,H,增殖作用,.,调节基因主要通过调节蛋白作用于病毒基因组或其,mRNA,的某一段序列上,.,(4)vif,基因,(,病毒感染因子,),在一些细胞因子协同下,促进,HIV,在细胞内复制,.,(5)vpr,基因,(R,蛋白,),能使,HIV,在巨噬细胞中增殖,.,(6)vpu,基因,(u,蛋白,),促进,HIV-1,从细胞膜上释放,仅在,HIV-l,中,.,(7)vpx,基因,(X,蛋白,),是,HIV-2,在淋巴细胞和巨噬细胞增殖进所必需,能促进 病毒粒子的形成,HIV-1,基因组结构及所编码的主要蛋白质,艾滋病的作用机制,-,优酷视频,乙型肝炎病毒,HBV,病毒性肝炎简介,能引起肝炎的病毒通称肝炎病毒。,目前已知的至少有甲肝病毒(,HAV),、乙肝病毒,(HBV),、丙肝病毒,(HCV),、丁肝病毒,(HDV),和戊肝病毒,(HEV)5,种。,其中,HAV,属小,RNA,病毒科,,HBV,属嗜肝病毒科,,HCV,为,RNA,病毒,,HDV,是一种与乙肝有关的缺陷型病毒,需要有,HBV,的辅助才能复制增殖。,HBV,的分类及病毒粒子结构,乙肝病毒是正嗜肝病毒属成员,完整粒子的直径为,42nm,,称为,Dane,颗粒(,1965,年由丹娜发现),,由外膜和核壳组成,有很强的传染性。,其外膜由病毒的表面抗原、多糖和脂质构成;核壳直径,27nm,,由病毒的核心抗原组成,并含有病毒的基因组,DNA,、反转录酶和,DNA,结合蛋白等。,根据表面抗原性血清反应的不同,,HBV,可分为,adr,、,adw,、,ayr,和,ayw,等,4,个亚型。,HBV,病毒粒子模型图,HBV,基因组及其编码的蛋白,1.,基因组结构,乙肝病毒的基因组是一个有部分单链区的环状双链,DNA,分子,两条单链长度不一样。长链,L,(,3.2KB),为负链,而短链,S,为正链,其长度约为负链的,50%80%,。,基因组依靠正链,5,端约,240bp,的黏性末端与负链缺口部位的互补维持了环状结构。,长链的,5,端有一个共价结合的末端蛋白,可能是引物酶;而短链,5,端则通过共价键与具有帽子结构的短,RNA,结合。此外,在两条链的互补区两侧各有一个,11,碱基的直接重复序列(,5TTCAC-CTCTGC-3),分别开始于第,1842,和,1590,核苷酸处,称为,DR1,和,DR2,。,HBV,基因组结构,2.HBV,转录产物,HBV,基因组结构的最大特点是功能单位非常密集,基因组高度压缩,编码区重复利用,因此也被称为基因经济型基因组。,HBV,在感染过程中分别产生,3.5kb,、,2.4kb,、,2.1kb,、,0.8kb4,种转录产物,都有,polyA,尾巴。,转录来源,编码产物,3.5kb,由,L,链转录,核心蛋白,2.1kb,原,S1,和,S2,蛋白,2.4kb,由,S,链转录,S,蛋白,0.8kb,X,蛋白,3.HBV,基因转录的调控,(,1,)顺式作用元件,HBV,的,4,种转录产物虽有不同的,5,端,但都利用同一终止信号和,polyA,位点。,C,启动子调控,3.5kbmRNA,的转录起始过程,定位于,1705,1805,位核苷酸处,存在类似于,TATA,盒的序列;,SP1,启动子位于,-89,-77,核苷酸处,调控,2.4kbmRNA,的转录起始过程,含有典型的,TATA,盒序列一集与该,序列相距,45,个碱基的肝细胞特异性转录因子,HNF1,的结合位点,,HNF1,的结合是,SP1,启动子在分化的肝癌细胞株中高水平转录的必要条件;,SP2,启动子调控,2.1kbmRNA,的转录起始过程;,X,启动子位于,-124,-24,核苷酸处,调控,0.8kbmRNA,转录过程。,(,2,)增强子,HBV DNA,中存在两个可以激活,HBV,启动子转录的增强子区域。增强子,位于表面抗原基因的端,基因的端,于启动子相重叠,该增强子在肝细胞中对启动子的增强活性是非肝细胞的,倍,暗示它有细胞特异性,这也可能是,HBV,嗜肝性的基础。,增强子,位于增强子,下游,600,碱基处,是一个,148,碱基的,DNA,片段,根据其与主要核蛋白的结合位点分为,A,、,B,两个区。,A,区必须与,B,区协同作用才有活性。,(,3,)反式作用因子 研究发现,,X,蛋白不仅能激活,HBV,自身启动子(,C,、,SP1,、,SP2,和,X,)以及,HBV,增强子,,还可以激活多种异源启动子和增强子。,4.HBV,的编码区及产物,(,1,),S,编码区,S,编码区编码乙肝表面抗原蛋白,分别编码有,226,个氨基酸残基的表面抗原主蛋白(,SHBS,)、,108115,个氨基酸的原,S1,蛋白和,55,个氨基酸组成的原,S2,蛋白,3,部分组成。,(,2,),P,编码区 该区长,2532,碱基,约占全基因组,3/4,以上,是最长的编码区,包含全部,S,编码区并与,C,和,X,编码区有部分重叠。,(,3,),C,编码区 该区长,639,碱基,翻译产物为病毒核心抗原(,HBcAg,)。原始翻译产物是前核心蛋白。,(,4,),X,编码区 该区是最小的编码区,编码,X,蛋白,覆盖了负链的缺口部位,虽然长度不等,但主要产物由,154,个氨基酸残基组成。,HBV,的复制,乙肝病毒基因组虽为双链,DNA,,但其复制并不通过半保留复制方式,而是如下图的反转录途径。,病毒感染宿主后,首先脱掉外壳进入细胞质,基因组,DNA,进入细胞核,经,DNA,聚合酶修复正链缺失部分,形成共价闭环状双链,DNA,作为转录模板;,其次,,HBV,基因组在宿主,RNA,聚合酶作用下开始转录,产生各种,mRNA,,在这些,RNA,中,全长,3.5kb,产物为前基因组,RNA,,其,5,端自,DR1,处开始,自,5,向,3,延伸,经过,DR2,后继续合成至,DR1,,最后终止于,DR1,后,85,碱基处的,TATAAA,序列,全长比病毒,DNA,多,130270,个碱基。,第三步,前基因组中的部分,RNA,被包装到核心颗粒中并进行反转录。,第四步,在,DNA,聚合酶作用下合成正链,合成自,DR1,处开始,再经跳跃传位至,DR2,,这一过程称为“引物易位”。,第四节 人禽流感病毒,什么叫禽流感,流感(,AvianInfluenzaAI,)是指由禽流感病毒引起的一种人、禽共患的急性传染病。又名真鸡瘟,主要发生在鸡、鸭、鹅、鸽子等禽类,引起从呼吸系统到严重全身败血症等多种症状。按病原体的类型,禽流感可分为高致病性、低致病性和非致病性三大类。高致病性禽流感因其传播快、危害大,被世界动物卫生组织列为,A,类动物疫病,我国将其列为一类动物疫病。,人禽流感病毒特点及分型,禽流感属正粘病毒科流感病毒属的,A,型流感病毒,正粘病毒科分为,AB,型,C,型 类托高士病毒属,病毒颗粒直径为,80120nm,平均,100nm,呈圆形 基因组为多个负链,RNA,片段组成如图,禽流感病毒颗粒主要结构蛋白及动能分析,HA:,血凝素协助病毒附着在生物细胞的受体上并使其发生感染,N,蛋白:神经氨酸酶,破坏细胞的受体,帮助病毒在寄主体内自由传播,H5N1,中发现,16,钟不同类型的,HA,蛋白和,9,种不同类型的,N,蛋白,禽流感病毒进去细胞及转录和复制,H5N1,禽流感病毒通过,HA,蛋白上的凝集素位点与细胞表面含蛋白受体结合,通过受体介导的细胞内吞进入细胞 如下图:,流感病毒启动转录时,病毒核酸内切酶将寄主细胞,mRNA5,端的帽子结构切下作为引物,转录产生,6,个蛋顺反子的,mRNA,,并翻译,HA,NA,NP,和三种聚合酶(,PBI PB2,和,PA,流感病毒,A,株进入宿主细胞及复制过程,禽流感病毒感染人类机制,有关禽流感导致人类流感流行机制 目前主要有猪作为中间宿主的混合假说和禽流感病毒直接感染人两种假说,禽流感病毒基因组为多个片段,极易发生基因转换,重组并发生变异造成感染宿主和致病性的改变,1,.HA,受体结合位点的突变导致禽流感病毒易于感染人类细胞,2.,PB2,蛋白,627,位氨基酸的点突变导致人禽流感病毒复制能力增强,3,.NS1,第,92,位氨基酸的突变导致人禽流感病毒能力显著增强,传播途径,禽流感的传播有病禽和健康禽直接接触和病毒污染物间接接触两种。禽流感病毒存在于病禽和感染禽的消化道、呼吸道和禽体脏器组织中。因此病毒可随眼、鼻、口腔分泌物及粪便排出体外,含禽病毒的分泌物、粪便、死禽尸体污染的任何物体,如饲料、饮水、鸡舍、空气、笼具、饲养管理用具,运输车辆、昆虫以及各种携带病毒的鸟类等均可机械性传播。健康禽通过呼吸道和消化道感染,引起发病,如何预防,五不:,1,、不要接触禽鸟及其粪便;,2,、不要食用未烹煮的蛋类及禽肉类;,3,、不要去禽流感流行地区和生禽宰杀场所;,4,、不购买来路不明的禽鸟肉品;,5,、不去空气不流通的公共场所。,五要:,1,、要勤洗手,尤其是接触禽肉及排泄物后,要以肥皂彻底清洁双手;,2,、要及时注射“流感疫苗”;,3,、要熟食;,4,、要坚持锻炼身体;,5,、要均衡饮食,保证充足睡眠,提高免疫力。,9.5,严重急性呼吸系统综合征,-SARS,的分子机制,非典型肺炎是在,2002,年,11,月初在中国广东省河源市最早出现(世界卫生组织认为源头在广东佛山顺德),中国学者认为,最初的病人是王杏初,通过接触果子狸感染病毒,后来病者身体出现肺炎病症,所以当时将之归入非典型肺炎类别,简称“非典”。后来,病毒从内地蔓延至其他省份和香港,从旅游、商贸和移民人群里迅速扩散,而由香港扩散至越南、新加波、加拿大等地。一粒粒肉眼看不见的病毒在空气中传播,吸入肺部会出现发烧等症状,就会被“隔离”至死神的门前 。,(病毒核衣壳蛋白N),(核基因组RNA),(纤突蛋白S),(膜蛋白M),(小包膜糖蛋白E),SARS-CoV可能是第,4组冠状病毒的代表,导致非典型性肺炎的元凶,严重急性呼吸系统综合征已经证明是由,SARS,冠状病毒引起。,SARS-CoV,属冠状病毒科、冠状病毒属,。,该病毒颗粒直径在,80160nm,,有囊膜,其表面有规则排列的皇冠状纤突。,病毒颗粒的囊膜由两层脂质组成,脂质中镶嵌着纤突蛋白,S,,血凝素酯酶,HE,,膜蛋白,M,,小包膜蛋白,E,,病毒粒子内部为核衣蛋白,N,和核基因组,RNA,组成的核蛋白核心。,SARS-CoV的结构,SARS-CoV,基因组全长,2730kb,,其,5,端有甲基化帽状结构,前约,2/3,的区域编码病毒,RNA,聚合酶复合蛋白,后,1/3,的区域编码病毒的结构蛋白和非结构蛋白,依次为,S,E,M,N,蛋白,其,3,端有不少于,50,个碱基的,polyA,尾巴。,冠状病毒整个结构蛋白,mRNA,不存在转录后修饰、剪切等过程,而是直接在初级转录过程中,通过,RNA,聚合酶和某些转录因子识别特定的转录调控序列有选择地从反义链,RNA,上一次性转录得到整个功能,mRNA,。,SARS-CoV的基因组结构,SARS-CoV的侵染过程,SARS-CoV的侵染过程包括,病毒侵染,病毒复制,组装,分泌,S蛋白与受体结合,病毒囊膜与受体细胞膜融合,病毒遗传物质进入靶细胞,病毒侵染,病毒复制,分泌,冠状病毒的生活周期,受体细胞,组装,传统医学上的非典型肺炎是相对典型肺炎而言的,典型肺炎通常是由肺炎球菌等常见细菌引起的。症状比较典型,如发烧、胸痛、咳嗽、咳痰等,实验室检查血白,细胞,增高,抗菌素治疗有效。,非典型肺炎本身不是新发现的疾病,它多由病毒、支原体、衣原体、立克次体等病原引起,症状、肺部体征、验血结果没有典型肺炎感染那么明显,一些,病毒性肺炎,抗菌素无效。导致的以发热、干咳、胸闷为主要症状,严重者出现快速进展的呼吸系统衰竭,是一种新的,呼吸道传染病,,传染性极强、病情进展快速。,典型症状,SARS,主要传播方式是通过人与人的近距离接触,近距离的空气飞沫传播、接触病人的呼吸道分泌物和密切接触等。另一种可能性是,SARS,可以透过空气或目前不知道的其他方式被更广泛的传播。,传播方式,1.,应用粘膜,疫苗,和抑制性抗体进行免疫预防(基于对猴子所做的动物实验模型)。,2.,对,SARS,疫苗的免疫可诱导产生针对冠状病毒的抑制性抗体,表明粘膜免疫可引发系统免疫反应。动物实验中,给予冠状病毒后,对照组动物均有病毒传播,而在接种过,SARS,疫苗的猴子中无一发病。,3.,研究者用抑制性人类单克隆抗体治疗被,SARS,病毒感染的雪貂,显著减少了病毒在肺部的复制,阻止肺部发展到典型病理阶段,未见病毒在咽部分泌传播。,4.,研究显示动物模型中呼吸道粘膜免疫及免疫接种能有效预防,SARS,。,疫苗研究新进展,第六节 基因治疗,基因治疗是将具有,治疗价值,的基因,即“治疗基因”装配于带有在人体细胞 中表达所必备元件的载体中,导入人体细胞,直接进行表达。,9.6.1.,基因治疗的主要途径:,ex vivo,途径、,in vivo,途径,1.,ex vivo,途径,指将含外源基因的载体在体外导入人体自身或异体(异种)细胞,这种细胞被称为“基因工程化细胞”,经体外细胞扩增后输回体内。,优点:易操作,不易产生不良反应,安全性好,缺点:不易形成规模,必须有固定的临床基地,2.,in vivo,途径,将外源基因装配于特定的真核细胞表达载体上,直接导入人体内。,优点:有利于大规模工厂化,缺点:载体要安全,必须能进入靶细胞,并能表达,9.6.2,基因治疗中的病毒载体,具备的基本条件:,1.,携带外源基因并能装配成病毒颗粒,2.,介导外源基因的转移和表达,3.,对机体没有致病力,9.6.2.1,病毒载体的产生,将适当长度的外源,DNA,插入病毒基因组的非必须区,包装成重组病毒颗粒。(包装容量不超过自生基因组大小的,105%110%,),缺点:可导致细胞裂解死亡或发生转化,插入外源,DNA,的长度受到很大限制,9.6.2.2,病毒载体的分类,重组型病毒载体:保留病毒复制和包装所需的顺式作用元件,有选择性的删除病毒的某些必需基因,所缺失的必需基因的功能有同时导入细胞中的外源基因表达单位提供。,无病毒基因的病毒载体:由重组载体和辅助系统组成。,重组载体:包括外源基因表达盒、病毒复制和包装所需的顺式作,用元件、载体骨架,辅助系统:包括病毒复制和包装所需的反式作用元件,9.6.2.3,病毒载体在基因治疗中的应用(,P379,表),9.6.2.4,基因治疗中的问题,1.,建立靶向性导入系统,2.,外源基因表达的可控性,(最理想的可控性是模拟人体内基因本身的调控形式),3.,治疗基因过少(,应尽快发现并克隆新的治疗基因),9.6.3,基因治疗中的非病毒载体,病毒载体存在许多不足,主要体现在,免疫原性高、毒性大、目的基因容量小、靶向特异性差、制备较复杂及费用较高,等。现在,人们越来越重视人工合成的非病毒载体的研究。目前常用的非病毒载体包括,裸,DNA,、脂质体载体及阳离子多聚物型载体,。,1.,裸,DNA,裸,DNA,,又称自由,DNA,或,DNA,免疫,是结构最简单的非病毒载体。导入方法:物理或机械方法(基因枪法或直接注射),基因枪法:采用自发吸收,DNA,的钨或金微粒,通过高压电所产生的高能电弧促使被,DNA,包裹着的金属颗粒产生极高的速度,有效穿透单细胞层或靶器官从而将,DNA,导入培养细胞或动物组织中。,缺点:缺乏靶向性 只能局部作用 不能转染大量细胞,2.,脂质体,-DNA,复合物,脂质体是具有双层膜的封闭式粒子,它们能促进极性大分子穿透细胞膜。分为:阳离子脂质体、阴离子脂质体、,PH,脂质体和融合脂质体。,阳离子脂质体缺点:对靶细胞有毒性,试剂价格昂贵,3.,多聚物,-DNA,复合物,阳离子多聚体的氨基基团的正电荷与,DNA,的磷酸基团发生电性中和,可以使,DNA,缩合形成稳定的多聚复合物。,优点:合成方便、无毒,缺点:基因转移组织特异性差和靶向性差、转移效率低,3.,多聚物,/DNA,复合物,由于,DNA,带负电,利用阳离子多聚体的氨基基团的正电荷的磷酸基团结合发生电性中和,可以使,DNA,缩合形成稳定的多聚复合物,不易被核酸酶降解,并可防止沉淀,从而提高转染效率。,特点:合成方便、安全无毒,基因 转移组织特异性和靶向性差、体内基因转移效率低,
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