一.概述:

21世纪是生物世纪。基因治疗的兴起和人类基因组计划的全面实施已有力地说明了这一点。著名遗传学家谈家桢教授高瞻远瞩地指出:“21世纪的医疗革命将取决于基因治疗研究的成功。”
基因治疗的基本原理来源于人类对自身遗传机制的了解。基因作为机体内的遗传单位,不仅可以决定我们的相貌、高矮,而且它的异常变化将会不可避免的导致各种疾病。某些缺陷基因可能会遗传给他们(或者她们)的后代,例如血友病,而有些则不能。基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病,目的在于用一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。1990年美国国立卫生研究院(NIH)的Blase RM和Anderson WF用ADA(腺苷酸脱氨酶)基因治愈一位由于ADA基因缺陷导致严重免疫缺损的4岁女孩,致使世界各国都掀起了研究基因治疗的热潮,至今基因治疗的研究内容也从单基因的遗传病扩大到多基因的肿瘤、艾滋病、心血管病、神经系统疾病、自身免疫病和内分泌疾病等。
简而言之,用基因治病就叫基因治疗(gene therapy)。但必须指出,所谓用基因治病,实际上指的是把功能基因导入病人体内使之表达,并因表达产物 - 蛋白质发挥了功能使疾病得以治疗。这与核苷类药物的应用是两码事,不得混为一谈。
二、研究进展:
基因治疗的结果就象给基因做了一次手术,治病治根,所以,有人又形容其为“分子外科”。我们可以将基因治疗分为性细胞基因治疗(germline gene therapy)和体细胞基因治疗(somatic gene therapy)两种类型。性细胞基因治疗,是在患者的性细胞中进行操作,使其后代从此再也不会得这种遗传疾病。但实际上,目前的技术水平还远远没有达到要求,难以解决关键的基因定点整合(或称基因打靶)问题,加之勇于接受治疗的志愿患者甚少,还不能进入临床试验。体细胞基因治疗,是当前基因治疗研究的主流。截止1996年6月,世界上接受这一疗法的患者已达1537例,说明体细胞基因治疗的技术路线具有较好的可操作性。但体细胞基因治疗的不足之处也很明显,它并没有改变病人已有单个或多个基因缺陷的遗传背景,以致在其后代的子孙中必然还会有人要患这一疾病。
外源基因只有整合到染色体中,变为其中一部分才有可能得到持续的高表达。因此,采用什么样的手段将精心挑选的功能基因送到体内,穿过细胞膜,进入细胞核与染色体整合,这是基因治疗成败的关键。无论是体内(in vivo) 还是体外(ex vivo)基因转移都需要一种安全、无毒的工具来携带外源基因进入细胞内,这种工具被称作载体(vector)。科学家们发现,病毒侵染人体细胞时能将自身的基因组携带到细胞内,并利用人体细胞内物质完成自身繁殖,最终导致人类疾病。利用这一特性,科学家将病毒基因组中与致病相关的基因去掉,保留其携带基因组进入人体细胞的功能,再组装上理想的外源基因,即成为一种病毒载体。这样经过遗传修饰的病毒载体不能在人体细胞内复制,更不会致病,只可能将外源治病基因带入人体细胞内。目前,世界各国对病毒载体的研究较广泛,绝大多数临床试验都运用了这种方法。
从1990年转移ADA基因到现在的大部分基因治疗临床试验都是先从病人体内获得某种细胞(例如T淋巴细胞),进行培养,在体外完成基因转移后,筛选成功转移的细胞扩增培养,然后重新输入患者体内。这种方法虽然操作复杂,但效果较为可靠,称其为体外(ex vivo)基因治疗。同时,科学家们又千方百计设计出更加简便的基因治疗方法。例如,1994年美国科学家利用经过修饰的腺病毒为载体,成功地将治疗遗传性囊性纤维化病的正常基因cfdr 转入患者肺组织中。这种直接往人体组织细胞中转移基因的治病方法叫做体内(in vivo)基因治疗。
值得提出的是,无论哪一种基因治疗目前都处于初期的临床试验阶段,均没有稳定的疗效和完全的安全性,这是当前基因治疗的研究现状。可以说,在没有完全解释人类基因组的运转机制,充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前进行基因治疗是相当危险的。去年9月份,一位18岁美国青年Jesse Gelsinger因一种在医学上称为鸟氨酸转氨甲酰酶不足症的罕见遗传性疾病而在美国宾夕法尼亚州大学人类基因治疗中心接受基因治疗时不幸死亡,成为被报道的首例死于基因治疗中的患者。当前,在巨大的市场利益推动下,基因治疗研究已经从简单的单基因缺陷病到更加复杂的多种基因相关性疾病,例如肿瘤。在这种情况下增强基因治疗的安全性,提高临床试验的严密性及合理性尤为重要。经十多年的发展,基因治疗研究取得了可喜的进展,但在技术方面、伦理道德方面以及安全性方面仍然面临着众多困扰。尽管基因治疗仍有许多障碍有待克服,但总的趋势是令人鼓舞的。据统计,截止1998年年底,世界范围内已有373个临床法案被实施,累计3134人接受了基因转移试验,充分显示了其巨大的开发潜力及应用前景。正如基因治疗的奠基者们当初所预言的那样,基因治疗这一新技术的出现将推动下一世纪医学的革命性变化。