理論上講，理想的基因治療載體應該*由天然染色體成分組成，至少具備三個結構要素：復制原點、端粒和著絲粒。當其進入靶細胞后，目的基因能夠模擬自然條件下基因表達或者作為游離基因而穩(wěn)定復制，即可控性表達，這是基因治療成功的關鍵所在。外源性基因進入靶細胞后，若其表達處于失控狀態(tài)，將帶來嚴重的后果。的可控性模式是模擬人類基因自然狀態(tài)下的調控形式，實現(xiàn)這種可控性表達需要目的基因全長或包括上下游的調控區(qū)及內(nèi)含子，這就對載體系統(tǒng)提出了*的要求，它必須具備數(shù)十個kb到幾百個kb的包裝能力，同時還要考慮到重復序列的DNA重排和丟失問題；其次，一個如此長的片段進入細胞內(nèi)，其整合位點相當重要，zui終理想是能夠實現(xiàn)定點插入，或者作為一個游離基因表達。傳統(tǒng)的基因治療載體，如逆轉錄病毒載體、腺病毒載體等，很難達到以上要求，并且存在免疫異源性、插入誘變等許多問題。
1． HAC的構建策略
人工染色體的構想，為載體研究提供了新的思路。這類載體不需要病毒蛋白質衣殼；能夠象天然染色體一樣以線狀或環(huán)狀存在；同時，在缺乏選擇壓力的情況下，能夠以較低的拷貝數(shù)在細胞內(nèi)穩(wěn)定存在；有無限的克隆能力；不但能插入靶基因，還能插入其他的調控元件或特異性細胞靶向元件。基于上述優(yōu)點，研究者們對其傾注了不懈的努力。1983年，酵母人工染色體構建成功，14年后，*個HAC的成功構建，被認為是基因治療載體研究領域的重大突破。此后，研究者相繼構建了各種不同的HAC。目前，構建HAC基于如下兩種策略。
（1） 自上而下的策略 該策略是以天然染色體的斷裂片段為基礎，構建新的HAC。這些斷裂片段主要通過以下方法得到：（a）低劑量輻射;（b）端粒定位染色體截斷技術（見圖1）;（c）外源性DNA片段定點插入后擴增;（d）天然染色體有絲分裂過程中自發(fā)產(chǎn)生的碎片。研究者發(fā)現(xiàn)，將外源性端粒dna整合入哺乳動物染色體，可將該染色體截斷，同時在斷端產(chǎn)生新的端粒。研究者們應用這種技術修剪哺乳動物染色體，成功構建了一系列大小在0.5～6 Mb之間不等HAC。zui初，端粒DNA整合的位點是隨機的，而現(xiàn)在，研究者們能夠將端粒DNA定點插入染色體中特定的位點。所獲得的這些微型染色體在結構上相當穩(wěn)定。Grimes等