基因療法治愈“泡泡男孩”

趙文慧　陳暉

科學(xué)家在2019年4月17日宣布：一種實(shí)驗(yàn)性基因療法治愈了8名患有“X連鎖嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷病”（簡(jiǎn)稱(chēng)SCID-X）的嬰兒（他們也被稱(chēng)為“泡泡男孩”）。這種由一個(gè)特定基因變異引起的惡疾導(dǎo)致嬰兒自出生起就缺乏免疫保護(hù)，因此容易發(fā)生危及生命的感染。

在這種新的基因療法中，科學(xué)家利用一種經(jīng)過(guò)修改的艾滋病病毒（簡(jiǎn)稱(chēng)HIV，它通過(guò)攻擊免疫系統(tǒng)而引發(fā)艾滋?。﹣?lái)為患者遞送經(jīng)過(guò)修正的SCID-X致病基因。經(jīng)過(guò)治療，所有患兒都產(chǎn)生了所需的免疫細(xì)胞（請(qǐng)參見(jiàn)相關(guān)鏈接《治療后免疫細(xì)胞功能恢復(fù)》），這讓他們能抵御人體每天都會(huì)遇到的細(xì)菌攻擊。在接受治療后大約16個(gè)月時(shí)，這些患兒發(fā)育正常，沒(méi)有出現(xiàn)與基因療法有關(guān)的副作用。但他們?nèi)孕杞邮芨L(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)，以確定基因療法長(zhǎng)期有效且不會(huì)引起副作用。

SCID-X是由對(duì)正常免疫功能來(lái)說(shuō)很重要的IL2RG基因的變異引起的。這種疾病很罕見(jiàn)，新生兒發(fā)病率為5萬(wàn)分之一到10萬(wàn)分之一，患者中95%為男性。該病通?？赏ㄟ^(guò)骨髓移植來(lái)治療，但要求骨髓供體是患兒的兄弟姐妹，供體的某些免疫蛋白必須與患兒的匹配。但只有不到20%的SCID-X患兒有這樣的供體，而來(lái)自親屬以外供體的骨髓移植通常效果不好，并且風(fēng)險(xiǎn)更大。

SCID-X患兒之所以被稱(chēng)為“泡泡男孩”，是因?yàn)橐粋€(gè)名叫維特的美國(guó)兒童。他在1971年出生時(shí)就患有SCID-X。他在世期間大部分時(shí)間都待在病房里一只透明塑料球中與世隔絕，目的是避免他無(wú)法抵御的感染和等待骨髓移植。12歲時(shí)，他在接受移植后不幸離世。

從出生就在泡泡中度過(guò)的“泡泡男孩”維特。

之前已有一些在治療SCID-X方面的基因療法嘗試，但這些療法都有嚴(yán)重副作用。例如，21世紀(jì)初一種基因療法造成多名患者患上白血病。在2019年公布的新研究中，科學(xué)家首先采集患者自身的骨髓，然后采用經(jīng)過(guò)修改的HIV把一個(gè)正常的IL2RG基因插入采集的骨髓細(xì)胞，再把這些細(xì)胞輸回患者體內(nèi)。在輸注之前，患者要接受低劑量化療，為新細(xì)胞在骨髓中生長(zhǎng)制造空間。

基因療法的副作用之一是在把一個(gè)基因插入患者的DNA之后，緊鄰插入位置的那些基因可能突變，前述患上白血病的患者就發(fā)生了這種情況。但新療法采用了一些“絕緣子基因”，它們基本上能阻止鄰近插入位置的基因被激活，從而防止這些基因突變?？茖W(xué)家認(rèn)為，這種新基因療法有可能為其他血液疾?。ɡ珑牋罴?xì)胞?。┑幕虔煼ㄑ邪l(fā)提供模板。

SCID早期診斷

血液檢查可檢測(cè)B細(xì)胞和T細(xì)胞數(shù)目及免疫球蛋白水平，以及評(píng)估B細(xì)胞和T細(xì)胞功能。有專(zhuān)家推薦采用檢驗(yàn)新生兒是否具有異常或太少T細(xì)胞（這被稱(chēng)作T細(xì)胞受體刪除環(huán)）的驗(yàn)血手段對(duì)全部新生兒篩查SCID。早期鑒定嬰兒是否患有SCID可能有助于防止他們?cè)谕昶谒劳觥ａt(yī)生可通過(guò)基因測(cè)試來(lái)鑒定造成SCID的突變，并且因此有助于確定病情嚴(yán)重程度及預(yù)后效果。

基因療法之今昔

1990年，首個(gè)基因療法獲美國(guó)食品和藥品監(jiān)督管理局（簡(jiǎn)稱(chēng)“FDA”）批準(zhǔn)。

1999年，18歲的美國(guó)男孩杰西在接受基因治療后死亡，成為第一個(gè)在基因治療臨床試驗(yàn)中被公開(kāi)認(rèn)定死亡的患者。死亡原因是使用的病毒載體引發(fā)了大量免疫反應(yīng)，導(dǎo)致多器官衰竭和腦死亡。

2000年，基因療法治愈了2名患有SCID-X的法國(guó)男孩。

2002年，法國(guó)SCID試驗(yàn)因4名接受基因療法的男孩在治療后患上白血病而被叫停。

2003年，中國(guó)深圳某基因技術(shù)公司研發(fā)的基因治療藥物獲批用于治療頭頸癌。同年，美國(guó)研究人員使用改良慢病毒（一種攜帶抑制復(fù)制基因的HIV，不會(huì)導(dǎo)致艾滋?。┻M(jìn)行首次人體試驗(yàn)并獲得成功。

2009年，患有罕見(jiàn)遺傳眼病、雙眼幾乎失明的一名8歲美國(guó)男孩在接受基因療法替換一種視網(wǎng)膜色素蛋白后，視力恢復(fù)正常。同年，兩名美國(guó)男孩接受基因療法后，其所患退行性腎上腺腦白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良的情況不再惡化。

2010年，一名β-地中海貧血病成人患者在接受把校正后的B一珠蛋白基因插入制造血液的干細(xì)胞中的基因治療后，不再需要每月輸血一次來(lái)維持正常血液功能。

2011年，6名B型血友病患者在接受針對(duì)肝細(xì)胞的基因治療后癥狀減輕。

2012年，首個(gè)獲準(zhǔn)的基因治療藥物在歐洲被用于治療脂蛋白酯酶缺乏癥。

治療后免疫細(xì)胞功能恢復(fù)

SCID-X是嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷?。ê?jiǎn)稱(chēng)“SCID”）的一種。SCID屬于可能致命的原發(fā)性免疫缺陷疾?。ê?jiǎn)稱(chēng)“PID”）。SCID-X患者的體液免疫與細(xì)胞免疫同時(shí)存在嚴(yán)重缺陷，通常情況下T細(xì)胞免疫缺陷更突出。

SCID-X患者免疫系統(tǒng)異常表現(xiàn)為：T細(xì)胞、NK細(xì)胞缺如（缺如指缺少了原本機(jī)體內(nèi)應(yīng)有的物質(zhì)，而缺少這種物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致某種病變）或顯著減少;B細(xì)胞數(shù)量正?；蛟龆?，但功能異常，導(dǎo)致免疫球蛋白產(chǎn)生減少和類(lèi)別轉(zhuǎn)換障礙。近年來(lái)，PID發(fā)病機(jī)制及其在臨床治療方面的研究取得較大進(jìn)展。尤其是隨著重癥醫(yī)學(xué)和免疫重建技術(shù)的發(fā)展，如果能及時(shí)控制感染并及早進(jìn)行骨髓或干細(xì)胞移植，SCID-X患者就可能延長(zhǎng)生存期，因此對(duì)患兒的早期診斷對(duì)治療來(lái)說(shuō)很重要，而基因診斷已成為一種較好的早期診斷或鑒別方法（請(qǐng)參見(jiàn)相關(guān)鏈接《SCID早期診斷》）。SCID-X家族性遺傳的特點(diǎn)給患者親屬帶來(lái)極大的心理負(fù)擔(dān)，普通的染色體分析和免疫學(xué)評(píng)價(jià)無(wú)法用于女性攜帶者鑒別和胎兒診斷，而基因診斷是最佳的攜帶者檢測(cè)和產(chǎn)前診斷手段。

以往的基因療法僅能恢復(fù)T細(xì)胞功能。而在接受新療法治療3個(gè)月后，8名患兒中有7名體內(nèi)產(chǎn)生了正常數(shù)量的免疫細(xì)胞，包括T細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞。另一名患兒雖然第一次檢出T細(xì)胞水平較低，但在第二次輸注正常IL2RG基因后，T細(xì)胞水平大大提高。

2013年，美國(guó)研究人員利用基因療法治療異染性腦白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良和小兒紫斑濕疹綜合征患兒。同年，5名SCID患兒被成功治愈，目前狀況依然良好。

2014年，抗生素西羅莫司問(wèn)世，使治療劑量的基因能夠在不破壞細(xì)胞功能的前提下到達(dá)造血干細(xì)胞中，基因療法因此成為針對(duì)血液細(xì)胞疾病更有效且可以負(fù)擔(dān)得起的長(zhǎng)期治療方法。

2017年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)基因療法用于治療對(duì)至少兩種治療方案無(wú)響應(yīng)或治療后復(fù)發(fā)的特定類(lèi)型成人大B細(xì)胞淋巴瘤患者。

2019年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)一項(xiàng)治療脊髓型肌萎縮癥的基因療法。這是目前世界上最昂貴的基因療法。

基因療法分類(lèi)

離體基因治療 從患者體內(nèi)分離細(xì)胞，把整合載體在體外導(dǎo)入這些細(xì)胞，進(jìn)行基因工程改造，然后輸回患者體內(nèi)。其適應(yīng)癥為地中海貧血和鐮狀細(xì)胞貧血等。由于利用的是自體細(xì)胞，因而不會(huì)產(chǎn)生免疫反應(yīng)，同時(shí)還可在體外篩選到高效轉(zhuǎn)導(dǎo)以及無(wú)脫靶細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)高效安全的治療效果。但由于治療步驟繁瑣，細(xì)胞活力低等缺點(diǎn)，也有局限。此外，整合型載體的使用更易引起體內(nèi)的隨機(jī)插入（即無(wú)法準(zhǔn)確插入到特定位置），進(jìn)而產(chǎn)生癌變，這也是亟須解決的問(wèn)題之一。

在體基因治療 將非整合載體直接注射給患者，使得功能性矯正基因被遞送至患者體內(nèi)，恢復(fù)疾病正常表型。其適應(yīng)癥為先天性黑蒙癥、脊髓性肌萎縮癥和血友病等。由于這種治療操作簡(jiǎn)便，因而對(duì)于一些體外無(wú)法培養(yǎng)的細(xì)胞類(lèi)型來(lái)說(shuō)是最優(yōu)選擇。但由于體內(nèi)編輯的不確定性，無(wú)法避免很多隨機(jī)整合或脫靶等事件，加之一些病毒載體還會(huì)使機(jī)體出現(xiàn)危及生命的免疫反應(yīng)，因此開(kāi)發(fā)和優(yōu)化新型基因遞送載體系統(tǒng)，使治療基因能更安全有效地遞送到靶向細(xì)胞或組織，將大大促進(jìn)基因治療在臨床應(yīng)用中的進(jìn)程。

不管是體內(nèi)還是體外基因治療，理想載體的選擇是治療成敗的關(guān)鍵。理想載體應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：

1.有足夠空間來(lái)遞送大片段的治療基因;

2.具有高轉(zhuǎn)導(dǎo)效率，能感染分裂和非分裂的細(xì)胞;

3.能靶向特定細(xì)胞，且可長(zhǎng)期穩(wěn)定表達(dá)轉(zhuǎn)基因;

4.具有較低免疫原性或致病性，不會(huì)引起炎癥;

5.具備大規(guī)模生產(chǎn)能力。

這例基因療法治愈“泡泡男孩”的案例具有里程碑意義，隨著更多基因治療臨床試驗(yàn)的進(jìn)行，今后將會(huì)出現(xiàn)更多的基因治療藥物，更多類(lèi)型疾病將不再是不治之癥。

基因治療所用主要病毒載體

反轉(zhuǎn)錄病毒載體 它可將RNA基因組反轉(zhuǎn)錄成雙鏈DNA，并整合到宿主細(xì)胞染色體中。

腺病毒載體 它是第一個(gè)為基因治療開(kāi)發(fā)的病毒載體，1990年被批準(zhǔn)用于臨床試驗(yàn)。它于1953年首次從人類(lèi)腺體組織來(lái)源的細(xì)胞培養(yǎng)物中被分離出來(lái)，因此被稱(chēng)為腺病毒。

腺相關(guān)病毒載體 這是一類(lèi)具有單鏈和無(wú)包膜的DNA的病毒，可感染分裂和非分裂細(xì)胞。