基因治療簡史

基因治療簡史2015212374張世祺什么是基因治療基因治療是將人的正?；蚧蛴兄委熥饔玫幕蛲ㄟ^一定方式導(dǎo)入人體靶細(xì)胞以糾正基因的缺陷或者發(fā)揮治療作用，從而達到治療疾病目的的生物醫(yī)學(xué)高技術(shù)。糾正的途徑既可以是原位修復(fù)有缺陷的基因，也可以是用有功能的正?；蜣D(zhuǎn)入細(xì)胞基因組的某一部位，以替代缺陷基因來發(fā)揮作用。將外源的基因?qū)肷锛?xì)胞內(nèi)必須借助一定的技術(shù)方法或載體。腺病毒載體是目前基因治療最為常用的病毒載體之一。基因治療主要是治療那些對人類健康威脅嚴(yán)重的疾病，包括：遺傳?。ㄈ缪巡　⒛倚岳w維病、家庭性高膽固醇血癥等）、惡性腫瘤、心血管疾病、感染性疾?。ㄈ绨滩　㈩愶L(fēng)濕等）。前基因治療時代基因治療概念的形成有著非常悠久的歷史，最早可以追溯到1963年，剛好是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)表10年，獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎1年之后，美國分子生物學(xué)家、諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者喬舒亞·萊德伯格（JoshuaLederberg）提出了基因交換和基因優(yōu)化的理念。1970年，美國醫(yī)生斯坦菲爾德·羅杰斯（StanfieldRogers）試圖通過注射含有精氨酸酶的乳頭瘤病毒來治療一對姐妹的精氨酸血癥，然而，試驗失敗了。盡管這次失敗的嘗試并未對患者造成傷害，但是在一個對基因、基因工程、病毒載體和疾病都了解不多，對其中某些環(huán)節(jié)一無所知的“前基因治療時代”，甚至可以說是前現(xiàn)代生物學(xué)和醫(yī)學(xué)時代，在監(jiān)管完全缺失的情況下，這次實驗顯然是非常大膽的。不過，這也從側(cè)面反映了相關(guān)疾病的兇險和患者在絕望時治療需求的迫切。進入20世紀(jì)七八十年代，限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶和逆轉(zhuǎn)錄酶等相繼被發(fā)現(xiàn)，基因重組工程技術(shù)得到發(fā)展，病毒載體出現(xiàn)，基因治療的技術(shù)體系初步具備。1972年，美國著名生物學(xué)家西奧多·弗里德曼（TheodoreFriedmann）等人在《科學(xué)》（Science）雜志上發(fā)表了一篇被廣泛認(rèn)為具有劃時代意義的前瞻性評論《基因治療能否用于人類遺傳??？》，提出了基因治療是否可以用于人類疾病治療的設(shè)問。到了1977年，科學(xué)家已經(jīng)可以成功地利用病毒載體在哺乳動物細(xì)胞中表達基因。1979年，美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的馬丁·克萊因（MartinCline）領(lǐng)導(dǎo)的研究組基于鈣轉(zhuǎn)的方式，成功把人免疫球蛋白基因?qū)胄∈蟮墓撬杓?xì)胞，用于缺陷小鼠的治療。至此，人類的基因治療似乎萬事俱備，只欠東風(fēng)了。于是，1980年，克萊因在沒有獲得任何機構(gòu)批準(zhǔn)的狀況下對兩名危重患者實施了類似小鼠實驗的基因治療，但這次嘗試未能獲得成功。克萊因失敗的嘗試受到了廣泛而嚴(yán)厲的指責(zé)和懲罰，他也因此失去了系主任的職務(wù)和NIH（美國國家衛(wèi)生研究院）的基金。戲劇性的是，正是克萊因這個失敗的嘗試加速了基因治療的進展，這也是基因治療為醫(yī)療群體甚至是普通民眾所知的開始。這個事件后不久，NIHDNA重組技術(shù)指導(dǎo)委員會組建了基因治療分委員會。這標(biāo)志著美國開始從政府和管理層面關(guān)注基因治療，從此基因治療從缺乏統(tǒng)籌調(diào)控的自發(fā)性的“游擊隊”研究，開始有可能走向正規(guī)與系統(tǒng)。同時，可以用來參照的基本行業(yè)規(guī)則與條例也開始醞釀?；蛑委煹某霈F(xiàn)與發(fā)展隨著基因體外擴增，尤其是PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)的出現(xiàn)和完善，基因克隆技術(shù)日臻成熟，DNA重組技術(shù)和病毒載體也得到進一步發(fā)展，分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)開始進入黃金時期。截至1990年，來自多個研究組的一系列工作令人信服地驗證了病毒介導(dǎo)的基因糾正和替代的可行性與有效性。在這種看似樂觀的前景下，基因治療史上最早被正式批準(zhǔn)的兩項人體試驗在美國開始了。其中一個是被認(rèn)定為歷史上首例基因療法的臨床試驗，是由NIH的威廉·弗倫奇·安德森（WilliamFrenchAnderson）醫(yī)生領(lǐng)銜的針對重癥聯(lián)合免疫缺陷病（SCID）的基因治療。安德森和合作者們首先從4歲女孩阿莎提·德席爾瓦（AshantiDeSilva）體內(nèi)抽取白細(xì)胞，然后在體外利用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體將能夠正確編碼腺苷脫氨酶的ada基因插入到德席爾瓦的白細(xì)胞基因組中，最后將這些基因工程改造后的白細(xì)胞重新輸回德席爾瓦體內(nèi)。之后的檢測證明，德席爾瓦體內(nèi)的白細(xì)胞確實可以正確地合成腺苷脫氨酶。然而，這一基因治療案例在學(xué)界備受爭議，因為德席爾瓦至今仍需要經(jīng)常性地接受類似的手術(shù)，以確?；虔煼ǖ某掷m(xù)性，而且還必須定期注射長效腺苷脫氨酶蛋白。七、我國基因治療發(fā)展現(xiàn)狀與美國及歐洲相比，我國基因治療基礎(chǔ)研究和臨床試驗開展得較早，起點也不低。早在20世紀(jì)70年代，吳旻院士就對遺傳性疾病等的防治提出了基因治療的問題。1985年，他再次撰文指出基因治療的重要目標(biāo)是腫瘤。我國是世界上較早開展基因治療臨床試驗的國家，基因治療基礎(chǔ)研究和臨床試驗基本與世界同步，復(fù)旦大學(xué)從1987年就開展了血友病B的基因治療研究。1991年，對兩例血友病B患者進行基因治療特殊臨床試驗，這也是我國第一個基因治療臨床試驗方案之后，我國對單基因遺傳病、惡性腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)性疾病、艾滋病等多種人類重大疾病開展了基因治療基礎(chǔ)和臨床試驗研究。上海交通大學(xué)腫瘤研究所利用TK基因轉(zhuǎn)移治療腦惡性膠質(zhì)瘤是當(dāng)時國內(nèi)首先進入臨床試驗的腫瘤基因治療方案。我國在心血管基因治療方面也取得了一定進展，VEGF治療梗塞性心血管病和用人肝細(xì)胞生長因子基因治療病理性瘢痕也取得了重大進展，其中VEGF治療梗塞性心血管病在北京安貞醫(yī)院進行了特殊臨床試驗，這是我國第一個批準(zhǔn)進入臨床研究的心血管疾病基因治療方案，也是繼美國之后第二個開展心血管疾病基因治療臨床試驗的國家。深圳賽百諾基因技術(shù)有限公司，從1998年開始進行重組腺病毒——p53抗癌注射液的臨床試驗，至2003年完成了全部臨床試驗，于2004年1月獲得我國SFDA批準(zhǔn)的新藥生產(chǎn)批文(商品名“今又生”)。目前，我國已經(jīng)有7~8項基因治療方案進入了臨床試驗階段，并建立了國家“863”計劃生物領(lǐng)域病毒載體研發(fā)基地，主要開展腺伴隨病毒載體研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。另外，還有5~6項基因治療臨床方案正在向國家SFDA申請臨床試驗批文，20~30項研究已完成或正在進行臨床前試驗，20個左右項目進入了中試研究階段，大多數(shù)基因治療研究都具有創(chuàng)新性。八、目前基因治療存在的問題目前，基因治療領(lǐng)域存在的主要問題是有效性和安全性。主要表現(xiàn)為：(1)基因?qū)胂到y(tǒng)缺乏靶向性，效率也較低。如以腺病毒為載體的p53基因轉(zhuǎn)移治療惡性腫瘤的方案中，只能直接將腺病毒注射到腫瘤局部。若靜脈注射，病毒顆粒將很快被清除，真正能夠到達腫瘤組織的很少難以達到治療效果，且增加了副作用。(2)目前針對遺傳性疾病的基因治療方案大多采用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體，其插入或整合到染色體的位置是隨機的，有引起插入突變及細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的潛在危險。而理想的基因治療方案應(yīng)該是在原位補充、置換或修復(fù)致病基因，或者將治療基因插入到宿主細(xì)胞染色體上不致病的安全位置。(3)理想的基因治療應(yīng)能根據(jù)病變的性質(zhì)和嚴(yán)重程度不同，調(diào)控治療基因在適當(dāng)?shù)慕M織器官內(nèi)和以適當(dāng)?shù)乃交蚍绞奖磉_。但目前還達不到這一目標(biāo)，其主要原因是:現(xiàn)有的基因?qū)胼d體容量有限,不能包容全基因或完整的調(diào)控順序,同時人們對導(dǎo)入的基因在體內(nèi)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機理的認(rèn)識有限。以上列舉的問題代表了基因治療領(lǐng)域的關(guān)鍵問題，其核心問題在于基因治療的靶向性，目前全世界范圍內(nèi)的科學(xué)家都在不同層面上對這些問題進行深入研究?；蛑委煱l(fā)展方向擬以改善和優(yōu)化基因?qū)胂到y(tǒng)的靶向性和效率、構(gòu)建新的基因定點整合載體、提高原位糾錯效率，以及分離克隆新的表達調(diào)控元件和構(gòu)建可控性表達載體為切入點，研究和解決這些關(guān)鍵問題。這些研究不僅將大幅度地提高基因治療的療效，還為基因治療的最后成功鋪平道路。九、結(jié)語歷經(jīng)50年，基因治療的發(fā)展經(jīng)歷了樂觀與熱情、失望與懷疑、理性與挑戰(zhàn)的過程?；蛑委煆臒o到有，從失敗走向失敗，再失敗，更多的失敗，直至如今初步的成功?？v觀基因治療發(fā)展的歷史，或者說任何一個新興治療方式或新藥的發(fā)展完善的歷史，最簡單的規(guī)則往往是最根本的。基因治療的誕生與發(fā)展需要多個復(fù)雜學(xué)科和技術(shù)作為基礎(chǔ)，作為一種復(fù)雜性、個體性特質(zhì)很高的治療方法，基因治療的發(fā)展完善需要嚴(yán)格的人體實驗，