基因治療時代真的要來臨了嗎？

來自美國利諾伊州的女孩Wanda Sihanath，她曾患β-地中海貧血症，經過基因治療，現已恢復正常。圖片來源：http://wgntv.com

撰文 | 王承志

責編 | 陳曉雪

知識分子為更好的智趣生活ID：The-Intellectual

旺達·西哈納（Wanda Sihanath）是一個22歲的美國女孩，出生在擁有一望無際的綠色大農場的伊利諾伊州。

小時候，她被父母送去學芭蕾舞。在訓練中，她比其他舞伴更加容易疲勞，甚至很快，她便病倒了。

經過診斷，醫生髮現她得了β-地中海貧血症。

β-地中海貧血症是一種遺傳性血液疾病，由一個叫做HBB的基因發生突變而產生。這個基因負責產生血紅蛋白，而血紅蛋白是我們血液中運輸氧氣的紅細胞的主要成分。當HBB基因發生了突變而不能產生正常的血紅蛋白，就會導致溶血和嚴重貧血。

這種疾病分布很廣。正如它的名字所呈現的，它在地中海附近發病率很高。另外，在北非、中東、印度、中亞和東南亞，這種疾病的發生頻率也很高。據估計，全球每年患上該病的人數達到10萬。

這種疾病的標準治療方法是使用基因型相近的親屬的骨髓移植——通常需要親兄弟姐妹。但是，大多數人都無法找到可以做骨髓移植的供體。即使能找到基因型相近供體，發生免疫排斥等嚴重副反應的幾率也很高。對於大部分β-地中海貧血症病人，終生輸血才能維持生存，避免嚴重的併發症。這給病人帶來沉重的經濟負擔，也大大降低了生活質量。

從14歲起，西哈納開始接受輸血治療。每個月，她要到醫院輸血才能維持正常生活。

直到2014年，她參加了一項臨床試驗，並成為了第一位受試者。

在這項試驗中，醫生把她的骨髓幹細胞從體內分離出來，並且用一種經過改造的病毒把正常的HBB基因「輸入」到這些細胞。然後，她再一次接受了輸血。不同的是，這次輸入的是含有她自己骨髓幹細胞的血液。

神奇的事情發生了。自這次輸血後，西哈納再也沒有輸過血。她的身體恢復了正常，就像沒有得過這種遺傳病一樣。目前，西哈納在亞利桑那州立大學學習生物醫學工程。

這次臨床試驗一共招募了22名患有β-地中海貧血症的受試者。試驗的4年中，有15位受試者沒有再接受過輸血治療，另外7名受試者的輸血次數顯著減少。2018年4月，《新英格蘭醫學雜誌》刊發了一篇關於該臨床試驗的論文。

基因治療的神秘面紗

西哈納和其他21位受試者接受的治療為基因治療。顧名思義，這種療法所針對的靶標是人的基因。雖然名字很新潮，但其實這並不是什麼剛剛誕生的技術。

早在1960年代，通過對勞式肉瘤病毒的研究，美國遺傳學家霍華德·特明（Howard Temin，1975年諾貝爾生理學或醫學獎得主）發現病毒可以把遺傳物質帶入細胞並穩定地遺傳下去。這激起了科學家們極大的興趣，因為這個實驗從理論上證明可以使用病毒把任何需要的基因帶到細胞里。

同時期的另一位遺傳學家愛德華·塔特姆（Edward Tatum，1958年諾貝爾生理學或醫學獎得主）在一次研討會上說：「我們能夠預見病毒將為人類帶來福祉，比如對體細胞遺傳學的理論研究，還有可能用於基因治療......長遠來看，我們甚至可以樂觀地認為，我們可以分離、設計或者合成新的基因，並用這些新基因對有特定器官中有缺陷的細胞進行治療。」

隨後的1970年代至1980年代，科學家開發了多種基因載體並在很多動物模型中進行了實驗。加利福尼亞大學洛杉磯分校（UCLA）的馬丁·克萊因（Martin Cline）教授率先在小鼠中成功轉入了一個有活性的基因，建成了世界上第一隻轉基因小鼠。

1979年春天，克萊因覺得是時候將動物的實驗推廣到人體了。他向UCLA的人體試驗委員會提交了申請，希望對β-地中海貧血症的病人進行相同的試驗。遺憾的是，他在沒有等到UCLA機構審查委員會的批準時就啟動了試驗，在義大利和以色列分別找了一名受試者進行骨髓幹細胞基因治療。這立刻招致了多個部門和委員會的叫停，克萊因教授也因此失去了他在UCLA的系主任職位以及各種科研經費。

就這樣，人類的第一次基因治療人體試驗在還沒有任何結果的時刻終止了。

與此同時，美國另一位遺傳學家威廉·安德森（William French Anderson）受到麻省理工學院的理查德·穆里根（Richard Mulligan）在1984年發表的一項研究啟發，嘗試改造一種莫洛尼鼠白血病病毒（MoMLV）用於基因轉移。在經過各種動物實驗後，安德森向FDA人類基因治療分委員會提交了人體試驗的申請，但遭到了否決。安德森鍥而不捨地要求全體委員表決前舉行公開聽證會。終於，在經過漫長討論和聽證以後，FDA於1990年9月14號批准了安德森的申請，這也是第一例獲批的人體基因治療試驗。

安德森和他的團隊選取了兩名患有腺苷脫氨酶缺乏症的兒童。這種病又稱為重症聯合免疫缺陷症，是由於腺苷脫氨酶基因突變而失去活性造成，病人表現為幾乎完全失去機體免疫力。兩名受試者中的一位叫做阿善堤·德西爾瓦（Ashanti DeSilva），這個女孩對治療產生了良好的反應，醫生也證實她被改造後的白細胞可以產生正常的腺苷脫氨酶。在其它輔助治療下，德西爾瓦一直健康地活到現在。第二年，另一名叫做辛迪·凱思克（Cindy Kisik）的女孩也接受了安德森團隊的治療，這次治療也獲得了成功。安德森因此被稱為「基因治療之父」。不過，安德森後因被指控長期性侵他的一名中國合作夥伴的女兒而鋃鐺入獄，直到這個月（2018年5月）獲釋。

安德森團隊和兩位受試者。後排左一：威廉·安德森（William Anderson），前排左：辛迪·凱思克（Cindy Kisik），前排右：阿善堤·德西爾瓦（Ashanti DeSilva）。圖片來源：https://primaryimmune.org/first-gene-therapy-patients-attend-conference

安德森試驗的成功迅速點燃了醫學界的熱情。此後的十年，各國紛紛上馬各種基因治療的臨床試驗。很多科學家和醫學家也預測基因治療將很快成為常規醫療手段。然而，這種熱情很快被潑了一盆冰水。

突入其來的打擊

1990年代，基因治療的臨床試驗在各個國家如火如荼地開展起來。1999年，賓夕法尼亞大學開展了一項針對鳥氨酸氨甲醯基轉移酶缺乏症（OTCD，orinthine trascarbamlase deficiency）的臨床試驗。這是一種單基因遺傳病，患者因OTC基因突變而不能正常代謝蛋白質。通常這種病會導致胎兒致死，但也有少數病人能夠存活，但是必須嚴格控制飲食和每天服用大量藥物。

傑西·格爾辛基（Jesse Gelsinger）就是這種疾病患者中的幸運兒，在經過各種治療和無數次死裡逃生的住院，艱難地活到了18歲。當他聽說了賓大在進行這種病的一種新療法臨床試驗後，他便來到費城找到了這項試驗的研究機構。雖然他抱有治病的希望，但研究人員告知他目前還只是安全性試驗階段，或者說他將接受一個空的「基因載體」來使醫生評價這種療法的安全性，因而他還無法直接從試驗中獲益。格爾辛基在得知這一情況後還是自願加入試驗，並簽署了知情同意書，期望能夠對患有相同疾病的病友做出貢獻。醫生告知他和他的家人這個試驗風險很小，是一種把正常基因轉移到肝臟細胞里的新療法。

然而，在接受了這種療法後，格爾辛基很快因血氨急劇升高而導致多器官衰竭和昏迷。數天後，他的家人在沒有任何希望的情況下決定撤除醫院對他的生命支持。

格爾辛基的生命永遠定格在了18歲。

Jesse Gelsinger。圖片來源：http://www.jesse-gelsinger.com/jesses-intent2.html

起初，格爾辛基的家人認為這是一起無法預見的悲劇，並未怪罪研究人員，還發表聲明支持醫院對該療法的繼續研究。但其後的調查令形勢急轉直下，這項試驗的研究人員被發現同時存在多種違規試驗情況。

首先，調查人員發現前期的動物實驗中，有兩隻猴子在治療過程中死亡了。這些信息在研究單位送給美國國立衛生研究院（NIH）評審的材料中出現了，但在格爾辛基的知情同意書中並沒有展示。

更嚴重的是，在格爾辛基之前的受試者中實際已經出現了嚴重的不良反應，但研究人員不但沒有告訴格爾辛基，甚至沒有向管理機構報告這一情況。而更讓人不能接受的是，事後的調查顯示，這遠遠不是個案，在從1990年開始的多個基因治療試驗中，只有不到6%的不良反應被如實彙報。

如果這項試驗的研究人員是懷著「促進科學，造福人類」的崇高目的而選擇忽略一些不良的結果，那麼在道德上還可以勉強讓人有些許原諒。但隨後的調查顯示主持這項研究的詹姆斯·威爾遜（James Wilson）教授實際上是參與這項研究公司的股東，而這個公司正急需通過良好的試驗結果去申請專利並融資。威爾遜以賓大教授的身份主持了研究，卻並未告訴格爾辛基等受試者他實際是參與研究的商業公司的利益相關者。

後面的故事我們可以想像了，格爾辛基的家人在悲痛中將威爾遜和其他研究者告上了法庭。美國FDA也對賓大進行了嚴厲的制裁。然而這一切卻換不回格爾辛基年輕的生命。

隨著媒體對這一事件的揭露，這一悲劇在美國掀起了軒然大波，也引發了人們對基因療法的擔憂和恐懼。科學界也發現，無論一種療法在科學上多麼站得住腳，如果沒有嚴格的安全監管，也會暴露巨大的問題。

那麼是否只要一切符合安全監管的要求，就一定能保證新療法的安全？很快，一起新的試驗又給科學界上了沉重一課。

安德森使用MoMLV病毒載體治療重症聯合免疫缺陷症的成功鼓舞了很多科學家，使得很多研究者競相仿效。1999年開始，英國和法國的科學家們使用類似的病毒載體進行了另一種免疫缺陷遺傳病（連鎖重症聯合免疫缺陷，SCID-X1 ）的治療試驗。這一次，他們決定比安德森更進一步，直接修改產生白細胞的「母親」——骨髓幹細胞。這樣能夠避免病人多次地輸血治療，因為白細胞的壽命很短，而骨髓幹細胞可以源源不斷地產生白細胞。研究人員把經過改造的骨髓幹細胞注射給一些患病的嬰兒，在經過兩年多的觀察，研究者們發現受試的病人免疫機能得到了良好的恢復，也沒發現嚴重的副作用。研究者們歡欣鼓舞地把試驗結果發表在2002年的《新英格蘭醫學雜誌》上。

然而，研究人員沉浸在成功的喜悅還沒幾個月，法國的研究中心發現試驗中的一位小病人發生了白血病。到了第二年，法國的研究中心又發現了4例白血病。如此集中地發病顯然不是偶然現象，科學家經過研究發現MoMLV病毒載體在骨髓幹細胞中整合入基因組的位置激活了LMO2基因，而這個基因是已知的白血病誘因。雖然真相大白，但代價是慘重的。

接二連三的負面新聞使民眾對基因治療產生了抵觸心理。一些團體向當時的美國重組DNA諮詢委員會（Recombinant DNA Advisory Committee）提出提案，要求除了那些不進行基因治療必然會死亡的嚴重疾病外，不再批准新的基因治療試驗。雖然該委員會沒有同意該提案，但仍然無法使民眾對基因治療恢複信心。

基因治療的時代真的來臨了嗎？

雖然基因治療的試驗遭到連續的失敗，但那些成功的案例卻時時提醒著人們，基因治療應該在醫學中佔有一席之地。在安德森1990年的試驗中存活的德西爾瓦在接受試驗時，已經沒有其它任何療法能夠對她起效，她也沒能找到能和她配型的骨髓捐獻者。按照當時醫生的估計，她當時的生命已經極其有限。在接受了安德森的治療6個月後，她的T細胞就恢復到正常水平。通過後續治療，她一直健康地活到現在。

通過各種嚴格的試驗，已經有一些基因療法被批准上市。2003年，中國批准了世界上第一例基因治療產品——今又生（Gendicine，重組腺病毒-p53抗癌注射液）。此後，又有一些基因治療產品陸續被中國、歐盟和美國批准上市。

雖然相比於其它療法，基因治療的產品還太少，但得益於生物學近年來的突飛猛進，很多領域和基因治療走到了一起。特別是免疫學和基因編輯技術的發展，產生了如CAR-T等新療法。2017年，美國FDA正式批准了兩種針對血液疾病的CAR-T療法，分別是諾華的Kymriah和Kite 製藥的Yescarta，以及一種針對眼科遺傳病的療法Luxturna。

前文提到的今年《新英格蘭醫學雜誌》發表的針對β-地中海貧血症的治療的成功無疑又為基因治療領域增添了巨大信心。當一個又一個不治之症在基因治療領域得到希望，我們有理由相信基因治療的明天值得期待。

基因治療的倫理困境

和其它臨床治療手段一樣，基因治療也面臨著倫理的考驗。但與其它治療手段不同，基因治療帶來的結果可能是不可逆，甚至可能是遺傳到下一代的風險。因此，傳統治療的倫理規範是否適用於基因治療也是醫學界和倫理學界至今尚不能完全解決的問題。

從安全性角度來說，所有臨床試驗都有安全風險，因此醫學界允許在安全性試驗中（I期臨床試驗）有一定的不良事件（如嚴重毒性反應）發生率，通常當1/3的受試者發生這種情況試驗就會終止。在SCID-X1的試驗中，有1/4的受試者發生了白血病。這個比例在傳統試驗中是完全可以接受的，但在基因治療中這個比例受到了很大質疑。

在知情同意方面，由於絕大部分沒有專業知識的受試者對基因治療的原理無法準確理解，因而很難真正完全知曉其所承擔的風險。另一個風險是由於很多基因治療所針對的是嚴重的遺傳疾病，因而通常需要在病人嬰兒或兒童時期治療，但此時是否做基因治療的知情同意和選擇將取決於其父母或監護人。父母或監護人是否有權為病人選擇可能改變其體內部分細胞的基因目前也沒有明確的共識。

醫學界的另一擔憂是基因治療技術成熟後很可能被用於非治療目的，就像整形外科原本是用於嚴重外傷等情況的矯正，而現在卻被大量用於與醫療無關的整容。在動物實驗中，通過改變基因來改變性狀對生物學家已經是家常便飯。例如，在小鼠中表達一種能激活PPARδ的基因，可以使老鼠的耐疲勞能力極大提高，從而能夠比正常老鼠跑更遠的距離。這樣的技術是否會被應用到體育甚至軍事領域？這種擔心可能有充分的理由，因為已經有報道在運動員中使用重組的EPO（紅細胞生成素）基因來增強血液含氧量。如果人類可以為自己或者下一代「定製」優良的基因，是否會造成「基因不平等」？雖然現有倫理還不允許對人類實施這種「基因增強」操作，但技術的發展是否會突破現有倫理仍然是值得思考和擔憂的問題。

結語

1996年，美國國立衛生研究院的顧問委員會曾經指出，人類對基因療法背後的各種基礎機制研究還不透徹，研究人員應當將目光放回實驗室和基礎研究。

20多年後的今天，我們已經開始摘取一些基礎研究的碩果，而人們也認識到基礎研究對基因治療的重要性超過以往任何治療手段。基因治療作為一種全新療法，隨著技術的成熟將會為很多不治之症帶來希望，必然會在醫學領域大放異彩。

參考文獻：

1. A. Biffi, Gene therapy as acurative option for beta-thalassemia, The New England journal of medicine 378(2018), no. 16, 1551-1552.

2. J.P.Gillet, B. Macadangdang, R.L. Fathke, M.M. Gottesman and C. Kimchi-Sarfaty, The development of gene therapy: From monogenic recessive disorders to complex diseases such as cancer, Methods in molecular biology 542 (2009), 5-54.

3. E.L.Tatum, Molecular biology, nucleic acids, and the future of medicine, Perspectives in biology and medicine 10 (1966), no. 1, 19-32.

4. H.M.Temin, Mixed infection with two types of rous sarcoma virus, Virology 13(1961), 158-163.

5. A.A.Thompson, M.C. Walters, J. Kwiatkowski, J.E.J. Rasko, J.A. Ribeil, S. Hongeng,E. Magrin, G.J. Schiller, E. Payen, M. Semeraro, D. Moshous, F. Lefrere, H.Puy, P. Bourget, A. Magnani, L. Caccavelli, J.S. Diana, F. Suarez, F. Monpoux,V. Brousse, C. Poirot, C. Brouzes, J.F. Meritet, C. Pondarre, Y. Beuzard, S.Chretien, T. Lefebvre, D.T. Teachey, U. Anurathapan, P.J. Ho, C. von Kalle, M.Kletzel, E. Vichinsky, S. Soni, G. Veres, O. Negre, R.W. Ross, D. Davidson, A.Petrusich, L. Sandler, M. Asmal, O. Hermine, M. De Montalembert, S.Hacein-Bey-Abina, S. Blanche, P. Leboulch and M. Cavazzana, Gene therapy in patients with transfusion-dependent beta-thalassemia, The New England journal of medicine 378 (2018), no.16, 1479-1493.

6. T.Wirth, N. Parker and S. Yla-Herttuala, History of gene therapy, Gene 525(2013), no. 2, 162-169.

製版編輯：斯嘉麗 |

本頁刊發內容未經書面許可禁止轉載及使用

公眾號、報刊等轉載請聯繫授權

copyright@zhishifenzi.com

商務合作請聯繫

business@zhishifenzi.com

知識分子為更好的智趣生活ID：The-Intellectual

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！