基因治疗

王慧媛

2018年1月3日，美国生物制药公司Sangamo Therapeutics公司宣布，將与制药大厂辉瑞合作开发治疗肌萎缩性脊髓侧索硬化症的基因疗法。肌萎缩性脊髓侧索硬化症就是俗称的渐冻症，物理学家霍金即为渐冻症患者。2014年席卷全球的“冰桶挑战”让普通人也开始关注这一绝症。在中国，肌萎缩性脊髓侧索硬化症患者有10万～20万名，作为一种渐进而致命的疾病，患者会逐渐丧失控制肌肉运动的能力，通常在病发的3～5年内去世。那么，有望治愈肌萎缩性脊髓侧索硬化症的基因治疗究竟是什么？与常规治疗方法相比有何不同呢？

1990年：揭幕之战

基因治疗是一种根本性的治疗策略。与常规疗法相比，基因治疗在一次给药后具有更加持久的疗效。最初，基因治疗被用来对付先天性的单基因遗传疾病，如色盲、白化病、血友病等。如对患者的造血干细胞进行基因改造，让其能够自己制造内源性的凝血因子，即可持续缓解血友病症状，无需终身注射凝血酶。

早在1963年，分子生物学家乔舒亚·莱德伯格就提出了基因交换和基因优化；1972年，基因疗法专家西奥多·弗里德曼认为可以通过基因治疗来改善单基因遗传病；直到20世纪70年代，病毒载体的出现使基因治疗在技术层面上准备就绪。病毒作为人类的敌人，天生具备将自身基因带入到宿主体内的功能，继而发生“感染”。科学家在维持病毒“运送基因”能力的基础上，去掉原有的致病基因，使其成为能帮助运送“好基因”到患者体内的“运输大队”。病毒载体的诞生，是一种化敌为友的成功“驯化”。

随着分子生物学和细胞生物学的高速发展，人类历史上首例基因之战揭幕。1990年，美国国立卫生研究院进行了首次获批的人体基因治疗。四岁小女孩阿珊蒂·德西瓦由于基因缺陷患有重症联合免疫缺陷，免疫力极其低下，与外界的每一次接触都可能引发致命的感染。医生用逆转录病毒载体，将能够正确编码正常人腺苷脱氢酶的基因插入到德西瓦的白细胞中，经过增殖后再回输，德西瓦体内的白细胞就能够正确地合成腺苷脱氢酶了， 随后她的免疫力明显提升。如今，德西瓦已经32岁了，但是由于白细胞存活时间较短，她仍需要经常性地接受治疗。

其实，基因治疗就是这么简单——“基因错了？换掉！基因缺了？补上！”

1999年：黑暗时代

作为一种新兴的疗法，基因治疗的发展绝不会一帆风顺，也必然要经历挫折和挑战。高效的转基因也导致了难以预计的副作用，如基因随机插入导致癌基因激活、病毒载体引发的剧烈免疫反应等。

1999年，18岁的美国男孩格尔辛基为治疗鸟氨酸氨甲酰基转移酶缺陷症，在宾夕法尼亚大学接受了腺病毒载体注射，4天后因多器官衰竭死亡。美国食品和药物管理局的调查发现，他很可能死于免疫系统对高剂量腺病毒载体的过度反应。这是第一例因基因治疗死亡的病例。事实上，在“宾大”的临床前试验中，已经出现两只猴子死亡的情况，但并未引起实验人员的重视。紧随其后的2000年，法国内克尔医院研究组利用逆转录病毒转染骨髓细胞，以治愈X-连锁重症联合免疫缺陷症，然而几年后，有5位患者患上白血病，并有1位因化疗失败死亡。这场悲剧是由于逆转录病毒在基因组中的随机插入激活了造血干细胞相关转录因子的表达，诱发了白血病。2003年1月，美国食品和药物管理局意识到现行的基因治疗具有潜在的、长期的副作用，因而暂时搁浅了使用逆转录病毒改造血液干细胞的临床试验。

这两起事件直接导致基因治疗进入了黑暗时期，大量基因治疗临床试验被中止，造成了社会舆论对基因治疗产生了强烈的恐惧和排斥，一些谨慎的科学家产生了忧虑，号召基因治疗需要“重回实验室”。学术界和资本巨头纷纷从巨大的商业诱惑中清醒，重回理性：致力于深入了解疾病的机理，改进基因疗法的安全性，构建新的基因载体，提高基因转染的效率。

目前的基因治疗主要分为体内和体外两种途径。体内途径是通过载体直接将外源基因注射到患者体内，对致病基因进行替代纠正和/或对缺陷基因进行弥补，操作简单，然而有可能发生免疫反应，造成安全性隐患，技术壁垒难以克服；而体外途径则是分离患者的体细胞，在体外对细胞进行基因改造，再将这些改造过的细胞回输到体内，对于载体的要求较低，安全性较好，但如何长期维持回输细胞的功效是一个难点。

2007年：黄金时代

进入21世纪以来，基因治疗逐渐走出困境。2003年，我国国家食品药品监督管理局批准了全球第一款上市的抗肿瘤基因药物——今又生 （Gendicine） 。今又生是一款以人体抗癌基因（p53）作为治疗基因，以腺病毒为运输载体的基因药物，主要用于治疗鼻咽癌等头颈部鳞癌。2005年，我国国家食品药品监督管理局又批准了全球第二款基因药物——溶瘤病毒安柯瑞 （Oncorine）。然而，这两种基因药物的临床数据和真实疗效有许多疑点，引起了国内外的广泛争议。2007年，菲律宾食品药品监督管理局批准了全球第三款基因疗法产品载基因纳米粒注射剂（Rexin-G）用于治疗实体瘤，但是产品的疗效有限，影响力较小，并没有给患者带来明确的福音。

直到历史翻篇到2017年， 嵌合抗原受体T细胞免疫（CAR-T）疗法终于成功地从实验室进入到临床应用。2017年8月，诺华的嵌合抗原受体T细胞免疫疗法Kymriah获批，用于治疗白血病；Kite Pharma的嵌合抗原受体T细胞免疫疗法Yescarta紧随其后获批，用于治疗淋巴瘤。这是人类基因治疗历史上的一大步。当然，这两种嵌合抗原受体T细胞免疫疗法与传统意义上对缺陷基因“缺啥补啥”的想法依然有着差距。两者都是对某一种活体细胞在体外进行基因改造，再回输给人体，发挥治疗作用。

基因治疗的研发进入了快车道。2017年12月20日，小型生物制药公司Spark Therapeutics带来的治疗特定遗传性眼疾的基因疗法Luxturna获批上市。Luxturna更符合人们对基因治疗的想象——通过直接注射，腺相关病毒将把健康的基因送入患者的体细胞内，“体内直接给药式”基因疗法的到来开启了一个新时代。这给了人们更充分的信心：基因疗法将会成为未来医疗的主流方法，有望治愈许多现阶段难以对抗的疾病。

随后，2017年11月，Sangamo Therapeutics公司宣布其针对罕见病Ⅱ型黏多糖贮积症的基因疗法SB-913完成了首例患者给药。这一基因治疗以腺相关病毒为载体，递送锌指核酸酶（ZFN）和正确基因到达患者肝脏，在肝细胞内启动基因组编辑，识别、结合、切断白蛋白基因里的特定位点，并将正常基因插入。这是一次真正的对缺陷基因的修补，当基因疗法生效的那一瞬间，患者的基因将就此发生根本性的改变。这是医学上的一次“上帝之手”。

此外，还有几款在不同疾病领域的基因治疗也取得了出色的临床进展。例如AveXis公司的AVXS-101是治疗脊髓性肌萎缩（SMA）的基因疗法，I期临床试验显示接收治疗的15例婴儿全部存活且无不良反应，将脊髓性肌萎缩患儿的生存率从8%提高到100%；Spark Therapeutics公司在欧洲血液学协会年会上汇报了研发的基因疗法SPK-9001在血友病Ⅰ/Ⅱ期临床实验中获得的良好进展，仅需一次治疗就使得患者的年出血率下降97%；bluebird bio公司的基因疗法Lenti-D将含有正常功能的ABCD1基因转染进干细胞，干细胞回输后能产生功能性肾上腺脑白质营养不良蛋白（ALDP），治疗罕见病“脑性肾上腺脑白质营养不良”。这些进展无疑为基因疗法的研究注入了一针强心剂。

基因疗法可能算是有史以来最复杂和最具争议性的治疗手段。人们经历过第一次基因治疗成功的欣喜，却经历了更多的挫折。近年间，基础理论的进展、临床试验的结果以及美国食品和药物管理局（FDA）的批准，都说明基因治疗进入了一个爆发性的时代。目前世界范围内有近千家再生医药公司，美国的基因疗法临床试验有3 000项，中国注册的基因疗法有近1 000项，表现出了令人惊喜的商业前景。种种情况显示，基因疗法的潜力极大，有望在不远的将来解决那些至今医疗手段束手无策的顽疾。然而许多问题才刚刚开始，例如整合性基因载体的遗传毒性，基因递送和编辑的效率，临床的有效性等，未来仍值得我们为之继续探索。