基因療法向我們走來

劉秉軍

“膠水”快速止血無需縫合

據(jù)《美國科學院院報》報道，得益于基因編輯技術的發(fā)展，外科手術將出現(xiàn)革命性的變化：當患者的鮮血涌出，醫(yī)生不必急著使用止血鉗。只要在傷處涂一點凝血膠，再用紫外線照射，幾秒鐘之內(nèi)就可以止血。在無需縫合的情況下，創(chuàng)口也能夠完美閉合。這種新型凝血膠的核心成分是蛋白和多糖合成的明膠。

除了上述凝血膠，還有兩種新型凝血劑將投入臨床使用。

動物體內(nèi)培育人體器官已進入實質(zhì)性研究階段

凝血的進程實質(zhì)上是一個平衡的過程，好的凝血劑不僅要能快速止血，還要防止凝血過度。美國的醫(yī)學研究團隊發(fā)現(xiàn)，將特殊的轉(zhuǎn)鐵蛋白、纖維蛋白、凝血酶、凝血因子和抗凝血酶合成在一起，它們之間的相互作用可以實現(xiàn)凝血平衡。美國科學家利用這些物質(zhì)開發(fā)出一種新型凝血劑，相關試驗在小鼠動脈粥樣硬化的發(fā)病模型治療中已經(jīng)取得成功，2020年2月有望進入臨床試用階段。

日本科學家開發(fā)出一種多肽分子凝血劑，它的最大特點是具備凝血和殺菌雙重功效。這種凝血劑能與鮑曼不動桿菌和綠膿桿菌持續(xù)“較量”，具備很強的抑菌作用。這兩種“狡猾”的病菌容易在患者手術后引發(fā)感染，而且具備一定的抗藥性。然而，它們遇到多肽分子凝血劑就難以存活。相關動物試驗表明，多肽分子凝血劑能夠顯著抑制鮑曼不動桿菌和綠膿桿菌在動物體內(nèi)的擴散，防止它們引起感染和炎癥。多肽分子不是天然的，而是利用基因編輯技術，將超過1000種抗菌肽“強強聯(lián)合”而成，通過不斷測試和改進，形成具有強抗菌性、高穩(wěn)定性和低毒性的抗菌肽。

開發(fā)新型高效凝血劑需要具備兩個條件：一是研發(fā)出有特殊性能的活性肽和蛋白，這需要通過基因編輯技術來實現(xiàn);二是利用相關動物模型和平臺對其功能進行測試。其中第一個條件尤為重要，基因技術能夠確?；钚噪暮偷鞍紫鄬τ谌梭w來說具有較好的生物相容性，這樣才可以投入臨床使用。

活性肽和人造蛋白是基因技術在醫(yī)療領域的第一種實際應用。利用基因編輯技術，將有更多的活性肽和人造蛋白被醫(yī)療機構開發(fā)出來，投入臨床應用。例如能夠?qū)垢喾N類病菌的抗菌肽，以及具有抗氧化作用的蛋白，等等。

接種疫苗預防各種癌癥

據(jù)英國《新科學家》雜志報道，2020年是癌癥疫苗商業(yè)化的關鍵一年，如果臨床試驗效果能夠達到預期，那么就會有越來越多的人通過接種特定的疫苗預防各種癌癥。

這種預防性醫(yī)療的原理是：利用基因技術，通過各類腫瘤獨特的突變，觸發(fā)人體免疫系統(tǒng)對其進行識別，從而有效阻止各種癌癥的發(fā)生。傳統(tǒng)的化學療法對人體內(nèi)的健康細胞有很大的影響，而且對腫瘤的治療效果并不總是很理想。與傳統(tǒng)化學療法不同，癌癥疫苗“激勵”人體天然的防御系統(tǒng)來選擇性地破壞腫瘤細胞，而對健康細胞的損害非常有限。

據(jù)《新科學家》雜志報道，癌癥疫苗的研制基礎是尋找人體細胞中的基因突變，因此，研究人員需要檢測不同人類群體的DNA，其中包括孕婦。英國科學家在觀察和研究的過程中有了意外發(fā)現(xiàn)，從而開發(fā)出一種新的檢測方法：通過簡單的驗血就能預測孕婦是否有過早分娩的風險。

基因編輯技術衍生出新醫(yī)療方法

原來，英國科學家在觀察孕婦DNA的同時，還觀察了RNA——它調(diào)節(jié)基因的分子物質(zhì)，能夠決定基因中產(chǎn)生多少蛋白質(zhì)。通過對孕婦血液中自由漂浮的RNA進行測序，可以篩選出與早產(chǎn)有關的基因波動，從而識別可能過早分娩的女性。于是，醫(yī)生可以根據(jù)檢測結果采取措施，避免早產(chǎn)，并給予胎兒更好的生存機會。

這一基因研究領域的“意外成果”有著龐大的市場應用空間——英國、美國和日本的醫(yī)療機構都開始嘗試用這種新方法預測孕婦的早產(chǎn)。

艾滋病實現(xiàn)“功能性治愈”

據(jù)《新英格蘭醫(yī)學》雜志報道，2020年，多個國家的醫(yī)療研究團隊將啟動通過基因編輯“功能性治愈”艾滋病的研究項目，這類研究的基礎是來自中國的一項試驗成果。

中國科學家將基因編輯技術應用于艾滋病患者，在人體造血干細胞中消除了艾滋病致病基因，然后將編輯過的干細胞移植到HIV（艾滋病病毒）感染者的體內(nèi)，這在世界上尚屬首次。其間，經(jīng)過基因編輯的造血干細胞能夠在患者體內(nèi)存活，并從“少數(shù)外來者”繁衍為“絕對多數(shù)的原住民”，這是治愈艾滋病的關鍵。這項試驗證明，基因編輯后的造血干細胞在人體內(nèi)是安全的，能夠存活下來，而且有可能“在逆境中繁衍”。

利用基因編輯技術治療艾滋病，一直是基因醫(yī)療研究的一個重點。此前的研究難點是基因編輯后的干細胞難以在人體內(nèi)存活，不僅無法達到治療效果，還可能令患者的生命受到威脅。新的試驗成果給艾滋病患者帶來了希望，也為臨床治療艾滋病給出了可行的示范。

《新英格蘭醫(yī)學》雜志指出，利用基因編輯干細胞治療艾滋病，是基因研究領域難能可貴的進步。2019年，應用于人體的基因編輯研究被推到風口浪尖，“叫?；蚓庉嬇R床試驗和應用”的呼聲此起彼伏。各國科研人員在相關研究中都如履薄冰，不僅要尊重患者的知情權，還要嚴守臨床試驗的倫理道德底線。

需要指出的是，上述基因編輯技術的應用是以人類體細胞為靶標進行編輯，以治療患者為唯一目的，而不是以生殖細胞為編輯目標，也不以所謂“優(yōu)化生殖”為目的，因此在倫理道德和法律層面都沒有問題。

動物體內(nèi)培育人體器官

人類胚胎的一部分有可能在動物的身體中生長，這項研究已經(jīng)獲得日本政府的許可。在日本東京大學和美國斯坦福大學兩所學府供職的生物學家中內(nèi)啟光，計劃將人類干細胞植入老鼠的胚胎，從而研究以動物作為“活工廠”，源源不斷生產(chǎn)出可用于移植的人體器官。

據(jù)英國《自然》雜志報道，這是基因技術在醫(yī)療領域最具爭議性的應用，相關研究已經(jīng)進入實質(zhì)性推進階段。日本在制度上給予許可的理由是：一方面，糖尿病并發(fā)癥等慢性疾病導致的器官衰竭病例越來越多;另一方面，器官移植捐贈率持續(xù)低下，而且即使有匹配的可移植器官，也容易出現(xiàn)排異反應。在這種情況下，器官移植亟待補缺，讓人體器官“借腹繁殖”，不失為一個可行的方案。

中內(nèi)啟光的研究團隊表示，可以利用基因編輯和基因改造技術，使在豬體內(nèi)生長的器官對于人類來說“無害”，從而在移植后避免人體出現(xiàn)免疫排斥、血液凝塊及其他反應。如果這條路走不通，那么他們將嘗試在靈長類動物的體內(nèi)進行試驗。

《自然》雜志指出，事實上，跨物種器官移植研究在幾年前就已經(jīng)起步，美國和英國的科學家都曾計劃將人類干細胞植入豬的體內(nèi)，培育肺臟和腎臟。但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這項試驗可能遠沒有想象得那么容易，人體細胞與豬的細胞之間的互動性可能很差，而且存在發(fā)生排異反應的風險。因此，在日本之前，沒有任何國家將這項試驗付諸實施。

編輯：姚志剛 winter-yao@163.com