基因治療簡(jiǎn)史

基因治療簡(jiǎn)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(dá)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?；蛑委熤饕侵委熌切?duì)人類健康威脅嚴(yán)重的疾病，包括：遺傳?。ㄈ缪巡?、囊性纖維病、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?、類風(fēng)濕等）。前基因治療時(shí)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(jiǎng)1年之后，美國(guó)分子生物學(xué)家、諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)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(guó)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(duì)姐妹的精氨酸血癥，然而，試驗(yàn)失敗了。盡管這次失敗的嘗試并未對(duì)患者造成傷害，但是在一個(gè)對(duì)基因、基因工程、病毒載體和疾病都了解不多，對(duì)其中某些環(huán)節(jié)一無所知的“前基因治療時(shí)代”，甚至可以說是前現(xiàn)代生物學(xué)和醫(yī)學(xué)時(shí)代，在監(jiān)管完全缺失的情況下，這次實(shí)驗(yàn)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(xiǎn)和患者在絕望時(shí)治療需求的迫切。進(jìn)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(guó)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(shí)代意義的前瞻性評(píng)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(dòng)物細(xì)胞中表達(dá)基因。1979年，美國(guó)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(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的狀況下對(duì)兩名危重患者實(shí)施了類似小鼠實(shí)驗(yàn)的基因治療，但這次嘗試未能獲得成功?？巳R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(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院）的基金。戲劇性的是，正是克萊因這個(gè)失敗的嘗試加速了基因治療的進(jìn)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(gè)事件后不久，NIHDNA重組技術(shù)指導(dǎo)委員會(huì)組建了基因治療分委員會(huì)。這標(biāo)志著美國(guó)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(duì)”研究，開始有可能走向正規(guī)與系統(tǒng)。同時(shí)，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(kuò)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(jìn)一步發(fā)展，分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)開始進(jìn)入黃金時(shí)期。截至1990年，來自多個(gè)研究組的一系列工作令人信服地驗(yàn)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(xiàng)人體試驗(yàn)在美國(guó)開始了。其中一個(gè)是被認(rèn)定為歷史上首例基因療法的臨床試驗(yàn)，是由NIH的威廉·弗倫奇·安德森（WilliamFrenchAnderson）醫(yī)生領(lǐng)銜的針對(duì)重癥聯(lián)合免疫缺陷?。⊿CID）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(cè)證明，德席爾瓦體內(nèi)的白細(xì)胞確實(shí)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(zhēng)議，因?yàn)榈孪癄柾咧两袢孕枰?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(zhǎng)效腺苷脫氨酶蛋白。七、我國(guó)基因治療發(fā)展現(xiàn)狀與美國(guó)及歐洲相比，我國(guó)基因治療基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)開展得較早，起點(diǎn)也不低。早在20世紀(jì)70年代，吳旻院士就對(duì)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(guó)是世界上較早開展基因治療臨床試驗(yàn)的國(guó)家，基因治療基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)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(duì)兩例血友病B患者進(jìn)行基因治療特殊臨床試驗(yàn)，這也是我國(guó)第一個(gè)基因治療臨床試驗(yàn)方案之后，我國(guó)對(duì)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(yàn)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(shí)國(guó)內(nèi)首先進(jìn)入臨床試驗(yàn)的腫瘤基因治療方案。我國(guó)在心血管基因治療方面也取得了一定進(jìn)展，VEGF治療梗塞性心血管病和用人肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子基因治療病理性瘢痕也取得了重大進(jìn)展，其中VEGF治療梗塞性心血管病在北京安貞醫(yī)院進(jìn)行了特殊臨床試驗(yàn)，這是我國(guó)第一個(gè)批準(zhǔn)進(jìn)入臨床研究的心血管疾病基因治療方案，也是繼美國(guó)之后第二個(gè)開展心血管疾病基因治療臨床試驗(yàn)的國(guó)家。深圳賽百諾基因技術(shù)有限公司，從1998年開始進(jìn)行重組腺病毒——p53抗癌注射液的臨床試驗(yàn)，至2003年完成了全部臨床試驗(yàn)，于2004年1月獲得我國(guó)SFDA批準(zhǔn)的新藥生產(chǎn)批文(商品名“今又生”)。目前，我國(guó)已經(jīng)有7~8項(xiàng)基因治療方案進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段，并建立了國(guó)家“863”計(jì)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(xiàng)基因治療臨床方案正在向國(guó)家SFDA申請(qǐng)臨床試驗(yàn)批文，20~30項(xiàng)研究已完成或正在進(jìn)行臨床前試驗(yàn)，20個(gè)左右項(xiàng)目進(jìn)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(dá)腫瘤組織的很少難以達(dá)到治療效果，且增加了副作用。(2)目前針對(duì)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(jī)的，有引起插入突變及細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的潛在危險(xiǎn)。而理想的基因治療方案應(yīng)該是在原位補(bǔ)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_(dá)。但目前還達(dá)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(shí)人們對(duì)導(dǎo)入的基因在體內(nèi)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)理的認(rèn)識(shí)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(duì)這些問題進(jìn)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(diǎn)整合載體、提高原位糾錯(cuò)效率，以及分離克隆新的表達(dá)調(diào)控元件和構(gòu)建可控性表達(dá)載體為切入點(diǎn)，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(gè)新興治療方式或新藥的發(fā)展完善的歷史，最簡(jiǎn)單的規(guī)則往往是最根本的?；蛑委煹恼Q生與發(fā)展需要多個(gè)復(fù)雜學(xué)科和技術(shù)作為基礎(chǔ)，作為一種復(fù)雜性、個(gè)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(shí)驗(yàn)，