基因治療

王慧媛

2018年1月3日，美國生物制藥公司Sangamo Therapeutics公司宣布，將與制藥大廠輝瑞合作開發(fā)治療肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥的基因療法。肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥就是俗稱的漸凍癥，物理學(xué)家霍金即為漸凍癥患者。2014年席卷全球的“冰桶挑戰(zhàn)”讓普通人也開始關(guān)注這一絕癥。在中國，肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥患者有10萬～20萬名，作為一種漸進(jìn)而致命的疾病，患者會(huì)逐漸喪失控制肌肉運(yùn)動(dòng)的能力，通常在病發(fā)的3～5年內(nèi)去世。那么，有望治愈肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥的基因治療究竟是什么？與常規(guī)治療方法相比有何不同呢？

1990年：揭幕之戰(zhàn)

基因治療是一種根本性的治療策略。與常規(guī)療法相比，基因治療在一次給藥后具有更加持久的療效。最初，基因治療被用來對付先天性的單基因遺傳疾病，如色盲、白化病、血友病等。如對患者的造血干細(xì)胞進(jìn)行基因改造，讓其能夠自己制造內(nèi)源性的凝血因子，即可持續(xù)緩解血友病癥狀，無需終身注射凝血酶。

早在1963年，分子生物學(xué)家喬舒亞·萊德伯格就提出了基因交換和基因優(yōu)化；1972年，基因療法專家西奧多·弗里德曼認(rèn)為可以通過基因治療來改善單基因遺傳病；直到20世紀(jì)70年代，病毒載體的出現(xiàn)使基因治療在技術(shù)層面上準(zhǔn)備就緒。病毒作為人類的敵人，天生具備將自身基因帶入到宿主體內(nèi)的功能，繼而發(fā)生“感染”?？茖W(xué)家在維持病毒“運(yùn)送基因”能力的基礎(chǔ)上，去掉原有的致病基因，使其成為能幫助運(yùn)送“好基因”到患者體內(nèi)的“運(yùn)輸大隊(duì)”。病毒載體的誕生，是一種化敵為友的成功“馴化”。

隨著分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的高速發(fā)展，人類歷史上首例基因之戰(zhàn)揭幕。1990年，美國國立衛(wèi)生研究院進(jìn)行了首次獲批的人體基因治療。四歲小女孩阿珊蒂·德西瓦由于基因缺陷患有重癥聯(lián)合免疫缺陷，免疫力極其低下，與外界的每一次接觸都可能引發(fā)致命的感染。醫(yī)生用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體，將能夠正確編碼正常人腺苷脫氫酶的基因插入到德西瓦的白細(xì)胞中，經(jīng)過增殖后再回輸，德西瓦體內(nèi)的白細(xì)胞就能夠正確地合成腺苷脫氫酶了， 隨后她的免疫力明顯提升。如今，德西瓦已經(jīng)32歲了，但是由于白細(xì)胞存活時(shí)間較短，她仍需要經(jīng)常性地接受治療。

其實(shí)，基因治療就是這么簡單——“基因錯(cuò)了？換掉！基因缺了？補(bǔ)上！”

1999年：黑暗時(shí)代

作為一種新興的療法，基因治療的發(fā)展絕不會(huì)一帆風(fēng)順，也必然要經(jīng)歷挫折和挑戰(zhàn)。高效的轉(zhuǎn)基因也導(dǎo)致了難以預(yù)計(jì)的副作用，如基因隨機(jī)插入導(dǎo)致癌基因激活、病毒載體引發(fā)的劇烈免疫反應(yīng)等。

1999年，18歲的美國男孩格爾辛基為治療鳥氨酸氨甲?；D(zhuǎn)移酶缺陷癥，在賓夕法尼亞大學(xué)接受了腺病毒載體注射，4天后因多器官衰竭死亡。美國食品和藥物管理局的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，他很可能死于免疫系統(tǒng)對高劑量腺病毒載體的過度反應(yīng)。這是第一例因基因治療死亡的病例。事實(shí)上，在“賓大”的臨床前試驗(yàn)中，已經(jīng)出現(xiàn)兩只猴子死亡的情況，但并未引起實(shí)驗(yàn)人員的重視。緊隨其后的2000年，法國內(nèi)克爾醫(yī)院研究組利用逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)染骨髓細(xì)胞，以治愈X-連鎖重癥聯(lián)合免疫缺陷癥，然而幾年后，有5位患者患上白血病，并有1位因化療失敗死亡。這場悲劇是由于逆轉(zhuǎn)錄病毒在基因組中的隨機(jī)插入激活了造血干細(xì)胞相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，誘發(fā)了白血病。2003年1月，美國食品和藥物管理局意識到現(xiàn)行的基因治療具有潛在的、長期的副作用，因而暫時(shí)擱淺了使用逆轉(zhuǎn)錄病毒改造血液干細(xì)胞的臨床試驗(yàn)。

這兩起事件直接導(dǎo)致基因治療進(jìn)入了黑暗時(shí)期，大量基因治療臨床試驗(yàn)被中止，造成了社會(huì)輿論對基因治療產(chǎn)生了強(qiáng)烈的恐懼和排斥，一些謹(jǐn)慎的科學(xué)家產(chǎn)生了憂慮，號召基因治療需要“重回實(shí)驗(yàn)室”。學(xué)術(shù)界和資本巨頭紛紛從巨大的商業(yè)誘惑中清醒，重回理性：致力于深入了解疾病的機(jī)理，改進(jìn)基因療法的安全性，構(gòu)建新的基因載體，提高基因轉(zhuǎn)染的效率。

目前的基因治療主要分為體內(nèi)和體外兩種途徑。體內(nèi)途徑是通過載體直接將外源基因注射到患者體內(nèi)，對致病基因進(jìn)行替代糾正和/或?qū)θ毕莼蜻M(jìn)行彌補(bǔ)，操作簡單，然而有可能發(fā)生免疫反應(yīng)，造成安全性隱患，技術(shù)壁壘難以克服；而體外途徑則是分離患者的體細(xì)胞，在體外對細(xì)胞進(jìn)行基因改造，再將這些改造過的細(xì)胞回輸?shù)襟w內(nèi)，對于載體的要求較低，安全性較好，但如何長期維持回輸細(xì)胞的功效是一個(gè)難點(diǎn)。

2007年：黃金時(shí)代

進(jìn)入21世紀(jì)以來，基因治療逐漸走出困境。2003年，我國國家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了全球第一款上市的抗腫瘤基因藥物——今又生 （Gendicine） 。今又生是一款以人體抗癌基因（p53）作為治療基因，以腺病毒為運(yùn)輸載體的基因藥物，主要用于治療鼻咽癌等頭頸部鱗癌。2005年，我國國家食品藥品監(jiān)督管理局又批準(zhǔn)了全球第二款基因藥物——溶瘤病毒安柯瑞 （Oncorine）。然而，這兩種基因藥物的臨床數(shù)據(jù)和真實(shí)療效有許多疑點(diǎn)，引起了國內(nèi)外的廣泛爭議。2007年，菲律賓食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了全球第三款基因療法產(chǎn)品載基因納米粒注射劑（Rexin-G）用于治療實(shí)體瘤，但是產(chǎn)品的療效有限，影響力較小，并沒有給患者帶來明確的福音。

直到歷史翻篇到2017年， 嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫（CAR-T）療法終于成功地從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入到臨床應(yīng)用。2017年8月，諾華的嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法Kymriah獲批，用于治療白血?。籏ite Pharma的嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法Yescarta緊隨其后獲批，用于治療淋巴瘤。這是人類基因治療歷史上的一大步。當(dāng)然，這兩種嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法與傳統(tǒng)意義上對缺陷基因“缺啥補(bǔ)啥”的想法依然有著差距。兩者都是對某一種活體細(xì)胞在體外進(jìn)行基因改造，再回輸給人體，發(fā)揮治療作用。

基因治療的研發(fā)進(jìn)入了快車道。2017年12月20日，小型生物制藥公司Spark Therapeutics帶來的治療特定遺傳性眼疾的基因療法Luxturna獲批上市。Luxturna更符合人們對基因治療的想象——通過直接注射，腺相關(guān)病毒將把健康的基因送入患者的體細(xì)胞內(nèi)，“體內(nèi)直接給藥式”基因療法的到來開啟了一個(gè)新時(shí)代。這給了人們更充分的信心：基因療法將會(huì)成為未來醫(yī)療的主流方法，有望治愈許多現(xiàn)階段難以對抗的疾病。

隨后，2017年11月，Sangamo Therapeutics公司宣布其針對罕見病Ⅱ型黏多糖貯積癥的基因療法SB-913完成了首例患者給藥。這一基因治療以腺相關(guān)病毒為載體，遞送鋅指核酸酶（ZFN）和正確基因到達(dá)患者肝臟，在肝細(xì)胞內(nèi)啟動(dòng)基因組編輯，識別、結(jié)合、切斷白蛋白基因里的特定位點(diǎn)，并將正?；虿迦?。這是一次真正的對缺陷基因的修補(bǔ)，當(dāng)基因療法生效的那一瞬間，患者的基因?qū)⒕痛税l(fā)生根本性的改變。這是醫(yī)學(xué)上的一次“上帝之手”。

此外，還有幾款在不同疾病領(lǐng)域的基因治療也取得了出色的臨床進(jìn)展。例如AveXis公司的AVXS-101是治療脊髓性肌萎縮（SMA）的基因療法，I期臨床試驗(yàn)顯示接收治療的15例嬰兒全部存活且無不良反應(yīng)，將脊髓性肌萎縮患兒的生存率從8%提高到100%；Spark Therapeutics公司在歐洲血液學(xué)協(xié)會(huì)年會(huì)上匯報(bào)了研發(fā)的基因療法SPK-9001在血友?、?Ⅱ期臨床實(shí)驗(yàn)中獲得的良好進(jìn)展，僅需一次治療就使得患者的年出血率下降97%；bluebird bio公司的基因療法Lenti-D將含有正常功能的ABCD1基因轉(zhuǎn)染進(jìn)干細(xì)胞，干細(xì)胞回輸后能產(chǎn)生功能性腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良蛋白（ALDP），治療罕見病“腦性腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良”。這些進(jìn)展無疑為基因療法的研究注入了一針強(qiáng)心劑。

基因療法可能算是有史以來最復(fù)雜和最具爭議性的治療手段。人們經(jīng)歷過第一次基因治療成功的欣喜，卻經(jīng)歷了更多的挫折。近年間，基礎(chǔ)理論的進(jìn)展、臨床試驗(yàn)的結(jié)果以及美國食品和藥物管理局（FDA）的批準(zhǔn)，都說明基因治療進(jìn)入了一個(gè)爆發(fā)性的時(shí)代。目前世界范圍內(nèi)有近千家再生醫(yī)藥公司，美國的基因療法臨床試驗(yàn)有3 000項(xiàng)，中國注冊的基因療法有近1 000項(xiàng)，表現(xiàn)出了令人驚喜的商業(yè)前景。種種情況顯示，基因療法的潛力極大，有望在不遠(yuǎn)的將來解決那些至今醫(yī)療手段束手無策的頑疾。然而許多問題才剛剛開始，例如整合性基因載體的遺傳毒性，基因遞送和編輯的效率，臨床的有效性等，未來仍值得我們?yōu)橹^續(xù)探索。