基因療法準備就緒

　　15年前，基因療法遭遇了一系列悲劇性挫折，使得科學家開始對其進行嚴格的重新評估；15年后，基因療法已經做好準備，即將進入臨床。

　　里基·劉易斯是一名擁有遺傳學博士學位的科學作家。她參與過多本教材的編寫，在許多雜志上發表過文章，她還是《永恒的治愈：基因療法和拯救它的男孩》（The Forever Fix : Gene Therapy and the Boy Who Saved It）一書的作者。

　　基因療法也許終于可以實現最初的美好愿景了。在過去6年中，將健康基因植入先天性失明患者細胞內的試驗性基因療法，已經成功使40名患者重見光明。同時，臨床醫生們也在超過120名各類血液癌癥患者身上，看到了基因療法取得的空前療效，部分患者甚至在治療結束3年后，仍然保持著無癌狀態。運用基因療法，研究人員還幫助了一些血友病患者（血友病是一類致命的出血性疾病），通過降低患者發生意外的可能性，或者降低其對高劑量凝血藥物的需求，延長他們的生存時間。

　　對比基因療法曾經的絕境，今天的這些正面成效尤其令人振奮。15年前，一位名叫杰西·杰爾辛格（Jesse Gelsinger）的少年的意外死亡，使得整個基因療法研究陷入停頓。杰爾辛格患有一種罕見的消化道疾病，在接受基因療法的過程中，他的免疫系統發動了一場預料之外的兇殘反擊，奪去了他的生命。20世紀90年代正是基因療法初見成效之時，然而，這卻在醫生和研究人員中掀起了一股包含了過高期望的非理性之風——其中或許還有一絲虛妄。

　　杰爾辛格的失敗，連同基因療法遭遇的其他挫折，迫使科學家開始重新審視他們的方法，考慮在不同人群中實施基因療法的可行性。他們收起原先的熱切期望，回歸到最基本的研究。他們檢測了基因療法潛在的致死性副作用（如杰爾辛格所經歷的悲劇），并且研究出了規避的方法。同時，他們更加重視向參與基因療法的受試者及其家人，解釋可能的風險和益處。

　　在很多人看來，基因療法的轉折點發生在6年前一位名叫科里·哈斯（Corey Haas）的8歲男孩身上。哈斯患有一種退行性眼病，視力因此受到損害。醫生采用基因療法，使哈斯有缺陷的左眼視網膜產生了一種原本無法合成的蛋白質。接受治療后不到4天，哈斯去動物園游玩，讓他驚喜萬分的是，他終于看到了太陽和紅色的氣球。3年后，他的右眼也接受了同樣的治療。到今天，哈斯的視力已經足夠讓他和祖父一起參加感恩節的火雞狩獵了。

　　盡管時至今日，基因療法仍未在醫院和診所開展起來，但這一情況有望在接下來的10年發生改變。2012年，歐洲批準了首個基因療法，用以治療家族性脂蛋白酶缺乏癥——一種罕見但極為痛苦的遺傳疾病。2013年底，美國國立衛生研究院（National Institutes of Health，NIH）也取消了對基因療法的部分非必要管制。

　　一些行業觀察家預測，美國將于2016年批準首個商業化的基因療法。在彷徨了十余年之后，基因療法終于開始了它革新醫療的重要使命。

　　心碎時刻

　　早期基因療法所遭遇的失敗，凸顯了將基因安全有效地導入目標組織的艱難性。最安全的基因傳遞系統，往往并不十分有效；而一些最有效的傳遞系統，卻可能引發致命的免疫反應，其實并不安全——杰爾辛格的悲劇就是一個例子，而有的病人還因此患上了白血病。

　　為了理解這些副作用的發生機理，從而找到降低風險的方法，科學家將目光聚焦在了基因療法中最常見的一種傳遞系統上：對病毒進行改造，使其成為一把“微型注射槍”。

　　首先，研究人員要把病毒中的一些基因，替換成將要轉移到患者身上的健康基因。這樣做還有一個好處：防止病毒進入人體后復制自己的基因（進入人體后，病毒基因的復制會增加免疫反應的發生幾率）。

　　接下來，研究人員將改造后的病毒注入患者體內。根據病毒種類的不同，基因可以插入不同類型的人體細胞。

　　杰爾辛格參與臨床試驗時，研究人員選出了一種包含腺病毒的基因傳遞系統。未經改造的腺病毒能在人體內引發輕度的上呼吸道感染。賓夕法尼亞大學的科學家認為，病毒的最佳注射部位是肝臟：杰爾辛格的肝臟細胞與正常細胞不同，所以不能產生他所缺乏的那種消化酶。研究人員將制造該消化酶的基因裝進了被“騰空”的腺病毒里。

　　隨后，研究人員將約1萬億個攜帶治療基因的腺病毒直接注入杰爾辛格的肝臟。然而，其中一些病毒踏上了悲劇性的歧途。病毒既按原計劃進入了肝臟，同時也感染了大量巨噬細胞。這些體型巨大的樹突狀細胞執行著免疫哨兵的功能，游蕩在人體內的各個地方。被病毒感染后，巨噬細胞向機體發出異物入侵的信號，免疫系統隨即作出反應，開始消滅所有被感染的細胞。這一狂暴的過程最終從內部摧毀了杰爾辛格的身體。

　　免疫反應的兇狠程度令研究人員始料未及，而之前接受治療的17名患有同一疾病的受試者，無一表現出了如此嚴重的副反應。研究人員確實知道腺病毒可能引發免疫反應，然而，只有動物實驗階段的一只猴子，在注射了另一種略微不同的改造病毒后死亡；他們也沒有意識到免疫反應具有如此強大的毀滅性效果。“人類的個體差異比其他動物種群都要大，”雅姆·威爾遜（Jame Wilson）是賓夕法尼亞大學的研究人員，正是他研制了杰爾辛格所使用的病毒載體，“我們在那次試驗中看到，18位受試者中就有1位產生了極端的宿主反應（宿主反應是指免疫系統對入侵的異物產生的應答反應）。”

　　在當時的情況下，將注入杰爾辛格體內的病毒數量降為十億，而非直接將萬億計的病毒注入患者體內，可能是更加明智的做法——但這也只是馬后炮而已。此外，研究人員沒有在知情同意的環節向杰爾辛格和他的家人告知猴子的死亡事件。他們僅憑一己之見，就判定猴子的死亡與臨床試驗無關，這也讓科研人員飽受批評。

　　杰西辛格的死亡并非基因療法的唯一悲劇。此后不久，20名兒童參與了一項針對X-連鎖重度復合免疫缺陷（X-linked severe combined immunodeficiency，縮寫為SCID -X1） 的基因療法，然而其中5例受試者患上了白血病，1例因此死亡。基因的傳遞系統再度成為了悲劇的源頭。然而，此項試驗中充當微型注射槍的是逆轉錄病毒（retrovirus），它能直接將治療基因插入宿主細胞的DNA。

　　如果進入基因組，治療基因的具體整合位置具有一定的隨意性。然而，這些基因有時會插入原癌基因（oncogene）之中，后者在某些情況下能引發癌癥。

　　重新思考

　　鑒于腺病毒可能引起致命的免疫反應，而逆轉錄病毒可能誘發癌癥，研究人員開始在其他病毒上投入更多精力，尋找更好的基因載體。他們很快就把目光聚集在了兩種應用范圍更廣的候選病毒上。

　　第一個入選的新型基因傳遞系統，是腺相關病毒（adeno-associated virus，縮寫為AAV）。雖然絕大多數人類都曾感染過該病毒，但它并不會引發任何疾病。既然腺相關病毒如此常見，它就不太可能引起極端的免疫反應。該病毒的另一個特點是，它還可以最大程度地減少副反應的發生：它具有若干個變體（或稱“血清型”）。這些變體可以分別對特定的細胞或組織表現出親和性，例如，AAV2最適合用于眼部治療，AAV8更適用于肝臟，AAV9則特別適合心臟和腦組織疾病的治療。

　　研究人員能根據特定的人體部位，選擇最佳的AAV血清型，從而減少病毒的注射量，以降低發生大規模免疫反應以及其他不良反應的可能性。此外，AAV攜帶的治療基因不會進入染色體，這就避免了其與原癌基因相互作用的偶發性。

　　1996年，腺相關病毒首次應用于治療囊性纖維化的臨床試驗。從那以后，研究人員鑒定出了11類AAV血清型，將它們進行重組和改造，構建了上百種安全性較高、可針對不同組織的基因傳遞工具。近期的一些研究正在評估以AAV為載體的一系列療法，治療包括帕金森病和阿爾茨海默病在內的一些腦部疾病，以及血友病、肌肉萎縮、心臟衰竭和失明。

　　更令人稱奇的是第二種病毒載體：去除了致病基因的人類免疫缺陷病毒（HIV）。HIV是引發艾滋病的病毒，然而，一旦不去計較它“殺手”的惡名，你就會發現它在基因療法上的優勢。HIV是逆轉錄病毒中慢病毒屬（Lentivirus）家族的成員之一，它能夠避開免疫系統——這一點對逆轉錄病毒至關重要，并且一般不會干擾原癌基因。

　　移除了致病基因的HIV結構“具有很大的裝載能力”，英國牛津生物醫學公司（Oxford Biomedica）前任首席科學家斯圖爾特·內勒（Stuart Naylor）如是評價道。牛津生物醫學公司正致力于研發治療眼病的“基因藥物”。與小個頭的AAV相比，“HIV更合適裝載多個基因，或是更長的基因序列，”內勒說，“這種載體沒有毒性，也不會帶來不良的免疫反應。”去除了致病基因的慢病毒正被應用于多項臨床試驗，包括對腎上腺腦白質營養不良（adrenoleukodystrophy，縮寫為ALD）的治療。該疾病曾在1992年被搬上熒幕，出現在電影《羅倫佐的油》（Lorenzo's Oil）中。

　　今天，一些接受上述治療的患兒的恢復水平，已經足以讓他們重返學校。盡管已有越來越多的臨床試驗開始使用AAV和HIV，但研究人員還是對原來的病毒載體進行了改良或修飾，以便仍可在少數情況下使用它們。例如，某些非HIV逆轉錄病毒在經過遺傳編輯后，可以在誘發白血病之前自我失活。

　　即便是曾奪去杰爾辛格生命的腺病毒，現在也依然作為基因療法的一種載體，出現在臨床試驗中。只有在不易發生免疫反應的人體部位，研究人員才會使用這種載體。例如，頭頸癌患者因接受放療，下頜部的唾液腺會受到損害，引起“口干”的癥狀，而腺病毒一項頗有前景的應用，便是治療這種口干。

　　目前，美國國立衛生研究院正在進行一項小規模的臨床試驗，向唾液腺細胞中插入一段基因，使之制造出讓液體進入腺體的管道。由于唾液腺很小，易于控制，加之試驗所用的病毒數量還不及當年用于杰爾辛格的1/1 000，所以發生免疫反應的幾率很小。此外，未進入靶細胞的病毒載體，將會隨著唾液被患者吞下或者吐出，因此很難“招惹”到免疫系統。自2006年起，11位參與試驗的患者中，有6人的唾液量顯著增加。退休之前的布魯斯·鮑姆（Bruce Baum）曾是領銜此項研究的牙科醫師和生物化學家，他對該試驗結果的評價是“仍需謹慎，但令人鼓舞”。

　　新的目標

　　在以上成果的鼓勵下，醫學研究人員開始擴大研究范圍。他們不再只關心遺傳病的治療，而開始著手通過基因技術，逆轉生命過程中自然發生的基因損傷。

　　例如，賓夕法尼亞大學的科學家們正在采用基因療法，治療一種常見的兒童癌癥——急性淋巴細胞性白血病（acute lymphoblastic leukemia，縮寫為ALL）。

　　盡管大多數ALL患兒能對標準化療作出應答，但仍有20%左右的患兒對化療沒有反應。研究人員正在使用基因療法，激活這些患兒的免疫細胞，使之找到并消滅那些頑固的癌細胞。

　　這項試驗的手段尤為復雜，它依靠的是所謂的“嵌合抗原受體”（chimeric antigen receptor） 技術。在希臘神話中，“嵌合”（chimera）一詞原代表一種由不同動物融合而成的怪物，而一個“嵌合抗原受體”，即是融合了兩類原本不會同時出現的免疫分子的受體。

　　一旦與上述嵌合抗原受體相適配，一種叫做T細胞的免疫細胞便可以“瞄準”白血病細胞中大量表達的某些蛋白，從而“抓住”白血病細胞，并將它們摧毀。首批接受這類療法的受試者是患有慢性白血病的成年人，他們均獲得了不錯的療效。而在接下來的一名兒童患者身上，研究人員更是收獲了遠超預期的成效。

　　2010年5月，5歲的埃米麗·懷特黑德（Emily Whitehead）被診斷患有白血病，她接受的頭兩輪化療都不起作用。布魯斯·萊文（Bruce Levine）是懷特黑德的醫生之一，他介紹說，到2012年春天，“懷特黑德接受了第三次化療，藥物的劑量足以毒死一名成年人。并且，她的腎臟、肝臟和脾臟已經出現損傷”。小姑娘的生命危在旦夕。

　　醫生們抽取了懷特黑德的血液樣本，分離出了她的部分T細胞。然后，他們將搭載有治療基因的慢病毒轉入T細胞樣本，并將細胞輸回懷特黑德體內。經歷了一個艱難的開端后，基因療法終于在懷特黑德體內起了效果，她的病情迅速得到緩解。治療3周之后，懷特黑德的骨髓中已有1/4的T細胞中攜帶有治療基因，她的T細胞開始向癌細胞宣戰，而后者很快就消失得無影無蹤了。“2012年4月的時候她還光著小腦袋，”萊文回憶到，“而到了8月的開學日，她已經去學校報到，上2年級了。”

　　盡管這種改良后的T細胞可能無法一直存在于懷特黑德體內，但醫生們可以反復使用這種療法。這位一頭蓬松棕發的漂亮女孩已經無癌生存了將近兩年。懷特黑德并不是唯一的幸運兒。2013年下半年，多組研究人員均報道，他們在120多名患者身上使用嵌合抗原受體技術，治療與懷特黑德同型的白血病以及其他3種血液癌癥。5名成年患者和22名患兒因此擺脫了癌癥——這意味著他們的身體目前處于無癌狀態。

　　進入臨床

　　安全的傳遞系統已經掌握在基因療法專家的手中了，現在，他們正面臨著所有新藥都必須面對的終極挑戰：通過美國食品及藥品管理局（FDA）的審批。

　　這一漫長的過程包括了所謂的“Ⅲ期臨床試驗”。Ⅲ期臨床試驗專門用于評估藥物或療法在大規模受試者中的效果，一般需要1～5年的時間（對于不同的試驗，這一時間存在很大差異）。截至2013年底，近2 000項基因療法試驗中，有大約5%到達了Ⅲ期臨床階段。其中位列最前的是治療萊伯氏先天性黑矇（Leber congenital amaurosis，LCA）的試驗。就是這一疾病，曾經奪走了哈斯的視力。目前，已有數十位患者的雙眼在插入治療性基因后重見光明。

　　2004年，中國審批通過了一項治療頭頸癌的基因療法，成為首個準許進行基因療法的國家。2012年，歐洲批準了基因療法藥物Glybera，用于治療家族性脂蛋白脂肪酶缺乏癥（familial lipoprotein lipase deficiency），藥物的有效成分（即突變基因）被包裹在AAV之中注入患者的腿部肌肉。荷蘭制藥公司UniQure正在與FDA協商，希望該藥物能夠獲準進入美國市場。然而，Glybera有一個潛在的短板：價格。Glybera的單次治愈劑量的標價高達160萬美元，不過，如果研究人員能夠研發出更高效的治療方法，價格也會有所下降。

　　與許多醫療技術的發展歷程類似，基因療法歷經了數十年的迂回與曲折，還遠未到達成功的終點。然而，隨著越來越多的科里·哈斯和埃米麗·懷特黑德的出現，基因療法將逐漸成為一些疾病的主流療法，同時，它也會為另一些疾病的治療提供新的選擇。