基因療法:從第一代走向第二代

　　基因療法是通過對病人異常的致病基因進(jìn)行剪接，然后用正常的基因修補(bǔ)致病基因，達(dá)到治愈疾病的目的。如果僅從基因療法的方法上來區(qū)分，可以把今天的試驗(yàn)性基因療法分為第一代和第二代。第一代基因療法是利用無害的病毒（一般是腺相關(guān)病毒）作為載體，把正?；蜻\(yùn)載到異常基因部位，以取代或糾正異?；?。第二代基因療法則是以特定的酶作為基因剪刀來剪掉異?；?，代之以正常的基因。
　　
　　第一代基因療法：安全是軟肋
　　
　　第一代基因療法也可稱為傳統(tǒng)基因療法。傳統(tǒng)的基因療法是利用對人體無毒無害的病毒作為載體，攜帶基因到基因缺失或基因異常部位，以修復(fù)基因。但是，這種攜帶基因進(jìn)行治療的方法是隨機(jī)的，不像基因剪刀一樣特異性強(qiáng)，定向比較明確。因此傳統(tǒng)基因療法具有不可預(yù)測性，很可能導(dǎo)致一些意想不到的副作用。病人在治療疾病的同時，由于基因?qū)氲奈恢貌徽_，會患上另一種疾病。
　　最早的基因療法是美國醫(yī)生采用的。1990年9月，美國的弗倫奇?安德森醫(yī)療小組對一名患重癥聯(lián)合免疫缺陷綜合征的4歲女孩進(jìn)行基因注射療法，取得成功，因而安德森被譽(yù)為“基因療法之父”。安德森所使用的方法就是用腺相關(guān)病毒（AAV）來運(yùn)載正?；颍蕴鎿Q小女孩的異?；?。但是這種傳統(tǒng)的基因療法存在嚴(yán)重缺點(diǎn)，被病毒攜帶的治病基因有時不能到達(dá)病人體內(nèi)的目標(biāo)基因之處，而是跑到其他正?；虻牟课?，并產(chǎn)生基因調(diào)控或復(fù)制作用，導(dǎo)致新的疾病。
　　2002年8月，法國一個醫(yī)療小組對一名男孩進(jìn)行試驗(yàn)性基因療法，以治療男孩的重癥聯(lián)合免疫缺陷綜合征。從出生起這名男孩體內(nèi)就缺乏抗感染所必需的白細(xì)胞，患兒2個月時，法國醫(yī)生對他進(jìn)行基因療法。研究人員使用經(jīng)過基因修飾的病毒，將患兒所缺乏的產(chǎn)生白細(xì)胞的基因?qū)肫潴w內(nèi)，但后來患兒卻患了白血病。
　　對這個醫(yī)療事故進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，男孩患白血病的原因是基因?qū)脲e誤。攜帶治療性基因的病毒在病人細(xì)胞的至少一個不適當(dāng)位點(diǎn)導(dǎo)入了治療性基因，新導(dǎo)入的基因破壞了細(xì)胞內(nèi)原有的調(diào)控基因，使細(xì)胞開始不受控制地分裂，從而使患兒罹患白血病。
　　由于傳統(tǒng)基因療法的安全性得不到保證，盡管這類基因療法可以治療多種疾病，但迄今也只是一種試驗(yàn)性療法，還不能進(jìn)入臨床作為常規(guī)療法使用。
　　
　　第二種基因療法：試治艾滋病
　　
　　既然用病毒攜帶基因不保險，為何不采用更為直接的基因療法呢？這就是用基因剪刀把異?；蚣舫?，代之以正常基因。
　　剪接基因需要剪刀，這種剪刀并非人們在生活中使用的剪刀，而是一種酶分子，其名稱叫作重組鋅指蛋白核酸酶(ZFN)?；蚣舻队射\指蛋白與一種稱為FokI的限制性內(nèi)切酶組成。它可識別特定的基因位點(diǎn)，當(dāng)兩個識別位點(diǎn)相距恰當(dāng)?shù)木嚯x時（6～8個堿基對），兩個單體基因剪刀（ZFN）相互作用產(chǎn)生酶切功能，也就能定點(diǎn)剪切DNA特定片段，例如剪除異常的基因片段，并用正常基因替換異?；颍@就是第二代基因療法的理論基礎(chǔ)。
　　第二代基因療法不僅可以治療罕見的遺傳病，而且可以治療嚴(yán)重危害人們的疾病，如癌癥和艾滋病。研究人員早就發(fā)現(xiàn)，艾滋病病毒（HIV）入侵人體的免疫T細(xì)胞首先是通過識別T細(xì)胞上的一些受體分子，通常有兩類，一是CCR5，另一是CXCR4。迄今研究人員已鑒定出28種趨化因子受體，其中的趨化因子受體CCR5和CXCR4都與HIV-1的入侵有關(guān)，因?yàn)閹缀跛械腍IV-1病毒株都是利用自身的gp120蛋白與CCR5或CXCR4受體結(jié)合，或同時與這兩種受體結(jié)合侵入T細(xì)胞。
　　能利用趨化因子受體CCR5侵入T細(xì)胞的HIV或其他病毒稱為R5嗜性，能利用趨化因子受體CXCR4侵入T細(xì)胞的HIV或其他病毒稱為X4嗜性，既能利用CCR5，又能利用CXCR4侵入細(xì)胞的病毒株則稱為R5/X4嗜性。
　　由此，也為研究人員提供了一個思路，如果采用基因修剪和刪除的方式，改變CCR5或CXCR4受體分子，就有可能讓HIV難以識別T細(xì)胞，從而阻止HIV入侵T細(xì)胞。這一啟發(fā)首先來自德國一個骨髓移植案例。德國一個醫(yī)療小組挑選了一位CCR5發(fā)生變異的骨髓捐獻(xiàn)者，用他的骨髓治療好了一名白血病兼HIV感染者。在治療好了這名白血病患者兩年后，病人多次檢測也沒有查出體內(nèi)有HIV。這說明CCR5的變異讓HIV難以感染新的T細(xì)胞。
　　于是，位于美國加利福尼亞州里奇蒙的一家生物科學(xué)公司——桑加莫（Sangamo）研發(fā)了一種基因剪刀，稱為SB-728-902，也就是一種特殊的重組鋅指蛋白核酸酶，其作用在于，這種基因剪刀可以特異性地和永久地改變T細(xì)胞DNA中為其自身細(xì)胞膜上的CCR5受體分子編碼的基因。而在過去的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，人的自然變異的CCR5分子——CCR5Δ32分子能抵御HIV的入侵，原因也在于由于基因突變導(dǎo)致了CCR5分子結(jié)構(gòu)改變。通過鋅指核酸酶（ZFN）基因剪刀對編碼CCR5分子的基因進(jìn)行剪切修飾，就可以人為改變CCR5分子結(jié)構(gòu)，如此，HIV就找不到進(jìn)攻T細(xì)胞的入口，也就能把HIV拒之門外。
　　桑加莫公司已經(jīng)采用SB-728-902對6名感染了艾滋病病毒的患者進(jìn)行臨床一期試驗(yàn)，方法是，把患者的T細(xì)胞抽取出來，用SB-728-902基因剪刀加以修飾，因此，這些細(xì)胞變成了經(jīng)過改造的T細(xì)胞（SB-728-T，或稱ZFN-CCR5修飾細(xì)胞），再把這些經(jīng)過基因改造的T細(xì)胞輸回病人體內(nèi)。與此同時也對這些患者采用治療艾滋病的高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物治療。
　　結(jié)果顯示，這種基因療法對患者是安全的。在6名患者中，有5名的總CD4 +T細(xì)胞（即HIV所攻擊的T細(xì)胞）計數(shù)持續(xù)改善。此外，6名患者中，有5名還顯示其CD4:CD8 T細(xì)胞比例（一種免疫健康指標(biāo)）持續(xù)改善。他們的ZFN-CCR5修飾細(xì)胞也表現(xiàn)出正常T細(xì)胞的生長動力學(xué)和轉(zhuǎn)運(yùn)功能，這些細(xì)胞在腸道黏膜（病毒在體內(nèi)主要的貯存處）進(jìn)行選擇性擴(kuò)增，提示這些細(xì)胞可抗擊HIV感染。
　　當(dāng)然，對艾滋病病人進(jìn)行這種基因療法的原理還在于，這種基因療法可以避免HIV進(jìn)一步感染體內(nèi)新的T細(xì)胞，而T細(xì)胞的存活期比HIV更長，HIV由于找不到新的T細(xì)胞入侵就會慢慢死亡。最終大量生長的新T細(xì)胞會在體內(nèi)重建免疫功能，因此，不必服用抗HIV的藥物也能讓病人獲得新生。
　　
　　安全同樣令人擔(dān)心
　　
　　從表面上看，采用基因剪刀進(jìn)行基因療法的做法比傳統(tǒng)的基因療法更好，因?yàn)橹亟M鋅指蛋白核酸酶（基因剪刀）比起傳統(tǒng)的基因療法來有更大的特異性，即直接對準(zhǔn)目標(biāo)（靶）基因。但是，利用基因剪刀進(jìn)行基因療法的安全性同樣令人擔(dān)心，因?yàn)榛蚣舻兑灿胁淮_定性。
　　美國加利福尼亞大學(xué)的分子生物學(xué)家戴維斯?西格爾認(rèn)為，目前需要確定的是，基因剪刀是否準(zhǔn)確地到達(dá)了人們所希望到達(dá)的治療部位?；蚣舻都热挥屑艚雍吞鎿Q功能，因此沒有人希望基因剪刀在人體的細(xì)胞中胡亂地剪接，從而導(dǎo)致其他病變，例如癌癥和基因突變。
　　為了驗(yàn)證基因剪刀的準(zhǔn)確性，位于海德伯格的德國癌癥研究中心的腫瘤醫(yī)生克里斯托夫?卡勒對重組鋅指蛋白核酸酶的治療效果進(jìn)行了檢驗(yàn)。他認(rèn)為，這種基因剪刀的錯誤是很難發(fā)現(xiàn)的，因?yàn)椋谥委熤羞@種基因剪刀潛伏在與疾病密切相關(guān)的成千上萬個細(xì)胞中的任何細(xì)胞中，所以這種基因剪刀也可能對很多正常細(xì)胞進(jìn)行了基因剪接，這就可能造成隱患。
　　然而，用拖網(wǎng)式的方法查找所有細(xì)胞是否受到基因剪刀的剪切是不太可能的。過去，研究人員檢查基因剪刀是否有錯誤是分析基因組中何處出現(xiàn)酶的粘貼（在粘貼處就有可能是基因剪刀在起作用）。
　　
　　卡勒和其同事采取了不同的方法，把接受治療的細(xì)胞暴露于一種病毒，后者能把它自己嵌合到宿主基因組的斷裂處。然后，他們查找細(xì)胞中的病毒基因以發(fā)現(xiàn)基因剪刀在何處產(chǎn)生剪切作用。在被檢測的基因剪刀中，他們發(fā)現(xiàn)了基因剪接有兩種脫靶效應(yīng)，也就是沒有對異常的疾病基因進(jìn)行剪切，反而剪切了正常基因。
　　美國鹽湖城猶他大學(xué)的生物化學(xué)家多娜?卡洛爾認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)具有重要意義。因?yàn)椋@表明，細(xì)胞中DNA實(shí)際被剪接的位點(diǎn)出現(xiàn)了并非人們想要的結(jié)果。
　　美國哈佛大學(xué)的生物化學(xué)家大衛(wèi)?劉采用了另一種方法來檢查基因療法中非目標(biāo)DNA是否被剪切。他的研究團(tuán)隊(duì)首先篩查病毒DNA庫，以尋找那些可以被基因剪刀剪切的DNA片段。然后，他們在人類基因組中查找與病毒相似的DNA片段，再把人的細(xì)胞放到培養(yǎng)基中培養(yǎng)以檢測人的細(xì)胞中的這些DNA序列是否可以被基因剪刀剪切。
　　結(jié)果，研究人員發(fā)現(xiàn)，這種酶基因剪刀的剪接效果比預(yù)期的更廣泛。而且，研究人員測試的一種酶基因剪刀與艾滋病臨床試驗(yàn)治療中所使用的酶基因剪刀相似。在很偶然的情況下研究人員發(fā)現(xiàn)，酶基因剪刀剪開了與癌癥相聯(lián)系的一種基因旁邊的DNA。這意味著，基因剪刀可能誘發(fā)病人患癌。
　　但是，大衛(wèi)?劉等人是用白血病細(xì)胞進(jìn)行的酶基因剪刀的測試，而艾滋病研究的靶細(xì)胞是一種典型的免疫細(xì)胞——T細(xì)胞，所以不能簡單地將兩者混淆起來，而是需要進(jìn)一步的研究來確認(rèn)基因剪刀是否會致癌。
　　不過，桑加莫公司卻認(rèn)為他們的基因剪刀是有安全保障的。桑加莫公司的首席科學(xué)官員菲利普?格雷戈里指出，在大衛(wèi)?劉和克里斯托夫?卡勒使用基因剪刀并驗(yàn)證它們的效果以來，該公司已經(jīng)進(jìn)一步改進(jìn)了他們的基因剪刀。在用于臨床試驗(yàn)之前，桑加莫公司對這種基因剪刀進(jìn)行了無數(shù)次的安全檢測，包括把基因剪刀移植進(jìn)150多種動物的10億多個遺傳改造的細(xì)胞中以觀察其是否有害或是否有副作用，結(jié)果并沒有發(fā)現(xiàn)基因剪刀在濫殺無辜。所以，基因剪刀的安全性是有保障的。
　　但是，格雷戈里也認(rèn)為，目前，他們的基因剪刀還需要進(jìn)行活體試驗(yàn)，因?yàn)槊绹称泛退幬锕芾砭值墓芾碚卟豢赡芊艞夁@種基因剪刀對于活體動物安全性試驗(yàn)的要求，所以能否廣泛使用這種基因剪刀有待更多的研究結(jié)果才能確認(rèn)。
　　現(xiàn)在，由于新的研究提出了重組鋅指蛋白核酸酶（基因剪刀）可能也會對正常細(xì)胞的基因進(jìn)行剪接，因而對這種新的基因療法的安全性提出了挑戰(zhàn)。當(dāng)然，如果進(jìn)一步的研究能夠解決安全性問題，讓第二代基因療法只針對特定的靶細(xì)胞和靶基因，而不破壞正常細(xì)胞的基因，這種療法將會成為未來理想的基因療法。
　　【責(zé)任編輯】張?zhí)锟?br/>