王震元

紅細胞忽變“鐮刀” “白日夢”探求成真

1910年的一天，一位黑人青年向醫(yī)生敘述：自己發(fā)燒，并伴有肌肉酸痛的癥狀。后經血液化驗分析，這位患者不但顯示貧血的征象，而且他的紅細胞變成了奇特的鐮刀形。這種病從此就被定名為“鐮刀形紅細胞貧血癥”。

顯然，該患者的許多癥狀都是由于紅細胞形狀的改變引起的。但是，為什么會發(fā)生這種改變呢？幾十年來，即使是一流的醫(yī)生也無法對此作出解答。直到1956年，科學家們運用諾貝爾獎獲得者桑格發(fā)明的“指紋圖”技術，才揭開了其中之謎。原來，紅細胞中的主要成份血紅蛋白，是由血紅素和珠蛋白兩部分組成的。正常和異常的血紅蛋白中的血紅素并無差別，所不同的是珠蛋白部分。對比兩種珠蛋白的組成，α鏈并無不同，而β鏈上氨基酸的數量雖然相等，但正常β鏈第6位上所含的谷氨酸，在異常β鏈上卻被纈氨酸所取代。正是這一個氨基酸的改變，使異常血紅蛋白很容易在低溫條件下相互連接起來，形成細絲狀結構，進而聚合成凝膠，使紅細胞受到牽拉而變成了鐮刀形。

1953年，沃森、克里克等人對遺傳物質DNA的劃時代發(fā)現，使科學家們從基因層面確認：鐮刀形紅細胞，是DNA相應位置上一個核苷酸“突變”的產物。1958年，在一次血紅蛋白結構新發(fā)現的研討會上，剛從美國哈佛大學畢業(yè)，并曾聆聽過沃森講課的安德森一針見血地指出：只有放入正常血紅蛋白的基因才能夠使“鐮刀狀血紅蛋白恢復正?！薄５?，當時那位主講教授卻輕蔑地打斷他的話說道：“年輕人，如果你想做白日夢，那么慢慢做去吧！”

權威的諷刺，并沒有動搖安德森的觀點。早在1953年進入美國哈佛大學就學前夕，他就立下誓言“要治愈受損的分子”。在1960年，安德森成為DNA的另一位發(fā)現者克里克的研究生，后獲得劍橋大學碩士學位；1965年，他又以美國哈佛大學博士的身份前往美國國家衛(wèi)生研究院（簡稱為NIH），加入解讀基因密碼的尼倫伯格實驗室，此后他更加堅定了自己的信念。但是，安德森也發(fā)現，要將修復人體基因的試驗付諸行動，確實面臨諸多困難。其中最為關鍵的是，細菌實驗十分成功的基因轉移技術，對人體細胞卻不起任何作用。直到1984年，美國麻省理工學院的科學家穆里根，利用一種“逆轉錄病毒”，把基因轉移到哺乳動物的細胞中，才使安德森的夢想接近現實。穆里根將病毒中掌管繁殖和引起疾病的基因去掉，然后用他想轉移的基因取代病毒基因。之后，病毒就會將剩下的新基因組插入細胞。

但是，正當安德森準備運用穆里根的技術治療基因缺陷病人時，卻發(fā)現根據美國的法律，他的行為必須得到聯邦食品和藥品管理局、重組DNA咨詢委員會的批準，并確認這種臨床試驗的安全性。那么，安德森又該怎樣保證呢？

“擦邊球”藥監(jiān)“綠燈” “隔離罩”冰火人生

1988年，美國國家癌癥研究所的醫(yī)生羅森堡，發(fā)現一種免疫系統(tǒng)的細胞會攻擊腫瘤。他把這種細胞從患者血液中分離出來，進行“強化”后重新注射回患者體內，但怎樣才能知道“強化”后的免疫細胞進入了腫瘤組織呢？羅森堡接受了安德森的建議，將這種免疫細胞加上一個“抗新霉素基因”?！皬娀边M入人體幾天后，他們把小片腫瘤組織放入含有新霉素的培養(yǎng)皿中，根據這些細胞的存活與否，就可判斷細胞是否進入了腫瘤組織。由于安德森和羅森堡都堅持聲稱，在這種改造后的細胞中，基因僅是個“標記”，且只對瀕死患者進行試驗，因而聯邦食品和藥品管理局、重組DNA咨詢委員會都同意了這次人體試驗。1989年5月22日，試驗在一位患有皮膚癌的卡車司機身上進行，并收到了預期的效果。從此，揭開了基因治療的序幕。

緊接著，安德森通過妻子凱西的介紹，結識了兒童免疫系統(tǒng)疾病專家布利茲。他們共同精心選擇了一位居住在俄亥俄州克里夫蘭市的患者阿善娣·德西瓦。這個3歲小女孩患有一種先天性的嚴重聯合免疫缺陷病。這是由于她位于第20號染色體上的一種腺苷脫氨酶（ADA）基因發(fā)生缺陷所致，這一缺陷使其無法合成相應的腺苷脫氨酶，使T細胞被“毒化”而喪失了正常的免疫功能。因而，德西瓦從呱呱墜地之日起，就不得不“與世隔絕”——被安置在空氣高度凈化的隔離罩中，依靠輸液維持生命。

從1990年開始，安德森和布利茲得到了德西瓦父母的同意，并經聯邦食品和藥品管理局、重組DNA咨詢委員會批準后，決定對她實施基因治療。

1990年9月5日，安德森團隊從德西瓦胳膊上抽血并過濾出白細胞后，再將紅細胞和血清輸送回她的體內。然后，他們把過濾出的白細胞送到實驗室，與含有腺苷脫氨酶基因的逆轉錄病毒混合，再讓細胞繁殖10天。

終于到了關鍵的時刻。同年9月14日，德西瓦4歲生日剛過，在觀看床邊電視上播出的《芝麻街》節(jié)目過程中，她經歷了一次載入醫(yī)學史冊的重大事件。半小時之后，大約10億個她自身的白細胞重新進入了血管。這個過程雖然很像一次常規(guī)輸液，但安德森團隊的科學家們，卻渴望并堅信輸入的是挽救她生命的ADA基因。

在治療的初期，這種治療每個月都要重復進行。為了以防萬一，科學家們同時還為德西瓦注射了用聚乙二醇包裹的ADA藥物，但注射量卻逐步減少。1992年8月，經過11次治療后，經檢驗證實，ADA基因已經進入她體內一些壽命很長的白細胞中，它們的后代已經充分取代了有缺陷的白細胞。這說明她的免疫系統(tǒng)正在逐步恢復正常。一年之后，德西瓦終于開始了與正常女孩一樣的新生活，她甚至還能滑冰、游泳和跳舞。1995年，安德森在給《科學美國人》雜志編輯部的信中寫道：德西瓦已經變成了“什么事情都想干的9歲小孩”。

1991年1月，安德森團隊對第2例ADA缺乏癥患者卡召爾的治療，同樣獲得了成功。于是，人們高度評價安德森團隊開創(chuàng)的基因治療，稱其是人類醫(yī)學史上一次劃時代的革命。那么，這項研究的發(fā)展是否一帆風順呢？

兄弟倆千里求醫(yī) 坎坷路前景壯麗

研究表明，人體存在一類單基因遺傳病。父母雙方如果都帶有一個某種隱性病態(tài)基因，本人并不會患病，但他們生下的孩子，這種隱性基因就會表現為顯性基因而導致孩子患病。除了鐮刀形紅細胞貧血癥、重癥聯合免疫缺陷（SCID）外，血友病也屬于這類遺傳病。這些遺傳病的區(qū)別在于血友病是“伴性遺傳”，一般只遺傳給男性。顯然，這種先天性疾病，藥物或手術都是無法根治的。

1991年4月底，上海長海醫(yī)院與復旦大學遺傳研究所緊密合作，對從北方千里迢迢趕來的劉氏兄弟這兩位血友病B患者，進行了基因治療。血友病B是由于患者的F9基因突變，而使凝血因子IX遠低于正常水平所致。患者即便是受到輕微的外傷也會出血不止。傳統(tǒng)的療法只能通過頻繁輸血或輸入血制品中的凝血因子，來維持患者的生命，這種方法不僅療效短、費用高，而且患者極易受到感染。我國科學家創(chuàng)新的方法是將正常人的凝血因子IX的基因以逆轉錄病毒為載體，導入患者離體培養(yǎng)的皮膚成纖維細胞中，再以這些大量繁殖的細胞膠原懸液，通過皮下注射回植到體內。劉氏兄弟經過6年治療后，凝血功能明顯好轉。

此外，基因治療對治療半乳糖血癥、肺部囊性纖維化、利伯先天性黑朦（失明）等“不治之癥”，也都有了突破性的進展。

目前，科學家們還在探索基因治療攻克癌癥的方法。例如利用逆轉錄病毒，將一種HSV-TK基因導入離體培養(yǎng)的惡性神經膠質瘤的細胞中，然后回輸給患者，再用無毒性的環(huán)氧丙苷治療。這種藥物在HSV-TK基因產生的酶的作用下，會轉化為有毒物質，使癌細胞“自殺”。而周圍的正常細胞則不受影響。

事物總是一分為二的。理想的基因治療應該是“基因置換”，即將正?；蚨c導入靶細胞的缺陷部位，原位替換異?；?，使致病基因永久地更正；抑或是“基因矯正”，即在原位糾正缺陷基因的突變堿基，而不必替換整個基因。前者適用于ADA缺乏癥；而后者則適用于鐮刀形紅細胞貧血癥。但是實際上，這兩種基因治療由于技術難度很大，迄今無法實施。目前臨床上應用的是“基因增補”，也稱為“基因添加”或“基因修飾”。就是將外源性正?；驅氚屑毎㈦S機整合于基因組中，彌補病態(tài)基因的缺陷，并不去除原有的病態(tài)基因。

但正是這種由病毒運載基因的“隨機性”，產生了一系列的問題：一些病人的免疫系統(tǒng)消滅了病毒，而這些基因“運輸卡車”尚未完成任務；另一些患者則對病毒過敏。特別嚴重的是兩次災難性事件，一次發(fā)生在1999年9月17日，一名叫耶西·蓋辛格的美國青年，接受了遺傳性肝病基因治療后死亡；另一次發(fā)生在2002年，法國兩名兒童身患類似德西瓦的免疫系統(tǒng)疾病，經基因治療后患上了白血病。經研究分析后發(fā)現，患者原先的病是治好了，但有的病毒將基因“隨機”插入錯誤位置，激發(fā)了一個致癌基因，從而引發(fā)了癌癥。

由此可見，目前科學家對基因治療尚有許多未被認識的領域。但是，運用這種新技術攻克一系列傳統(tǒng)意義上的“不治之癥”的思路，卻已被實踐證明是正確的，其前景更是光明的！被尊稱為“基因療法之父”的安德森，在晚年入選故鄉(xiāng)美國俄克拉何馬州名人堂時說道：“這是我的使命！我不會放棄的！”