基因治疗用于人类疾病的现状

基因治疗用于人类疾病的现状

[摘要] 基因治疗的策略包括基因替代、基因修正、基因增强、基因抑制和基因失活。基因转移的方法有物理、化学和生物3大类。其中生物转移在人类细胞中应用最为广泛。生物法主要是指病毒介导的基因转移,是通过病毒为载体，将外源基因通过重组技术与病毒重组，然后去感染受体细胞。研究最为系统深入的、应用最多、最成功的是逆转录病毒，用于人体细胞实验的逆转录病毒以慢病毒为佳。

基因治疗（gene therapy）是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病而实施的相应策略。目前国际上对人类基因治疗还处于探索阶段，虽然不可避免的会产生伦理方面的争议，但其独特的优点和美好的前景已经展示在世人的面前，现就人类基因治疗的现状及伦理争议作一综述。

1基因治疗的发展及现状

早在20世纪60年代初就有人提出了基因治疗的设想,70年代早期有科学家开始尝试将遗传物质导入人体细胞中以治疗疾病,但试验以失败而告终。20世纪80年代初,Anderson首先阐述了基因治疗的理念[1]。1980年美国的Cline教授第1次进行了人类真正意义的基因治疗。他向美国国立卫生研究院（NIH）提出人类基因治疗草案，可惜未获批准。但他还是铤而走险，在以色列对1例β-地中海贫血的患者进行了基因治疗，但由于事先未征得批准,结果是以其自身在临床研究领域销声匿迹而告终[2]。20世纪80年代以后,从小鼠到灵长类等一系列转基因动物试验获得了空前的成功,人类基因治疗的话题再次被提出，而有关人类基因治疗的原则因此得以在美国及欧洲及时制定或修订。基因治疗之父An－derson就一直从事人类基因转移和治疗的研究,他们慎重地进行疾病的选择，对将目的基因转移到靶细胞的载体也重新进行了设计、改进和评价，取得了令人瞩目的成绩[3]。1989年Rosenberg正式动手临床操作,采用免疫-基因治疗,给第1批晚期黑色素瘤患者输注NeoR/TIL，患者治疗后肿瘤均不同程度缩小,其中1例存活2年以上,1例存活近1年。提示人体基因治疗，至少是在短期，对患者不仅无明显副作用和损害且有明显获益。这是世界上首次获得批准的临床基因标记性试验，虽然不能说是严格意义上的临床基因治疗,但其成功的意义重大。不仅使人类基因治疗的科学性和可行性得以逐步阐明,而且使社会大众逐渐理解和了解了这一划时代的新技术，人体基因治疗的时机因而趋于成熟[4]。1992年起美国国立卫生研究院批准了一系列人肿瘤-免疫基因治疗试用方案，见表1。1991年我国首例基因治疗B型血友病也获得成功。B型血友病是一种因缺乏凝血因子IX而导致的遗传性出血性疾病。复旦大学的医学科技工作者将携带有IX因子的逆转录病毒载体转染B型血友病患者的成纤维细胞,再将转染后的患者成纤维细胞悬液注射到患者皮下。结果患者血浆中IX抗原和IX因子活性升高了1～2倍且持续2年以上，患者全身出血症状有所好转,每年所需IX因子替代治疗次数逐渐减少。此后跟踪4～7年未发现与基因治疗相关的毒副作用。这是迄今为止世界上唯一进行基因治疗的血友病病例，此项研究成果已获国家发明二等奖[5]。

2基因治疗的方法及应用

目前基因治疗的主要方法有2种:一是直接疗法：纠正突变基因即在原位修复缺陷的基因，以达到治疗目的。具体做法是取出患者体细胞，对不正常的基因进行修饰,使之成为正常的基因,然后将改造后的细胞送回患者体内。这是理论上较理想的基因治疗策略，但实际应用中还存在不少问题。二是间接疗法，即以正常基因替代致病基因，导入外源正常基因，代替有缺陷的基因。对靶细胞而言，没有去除或修复有缺陷的基因。我国对B型血友病患者的治疗就是采取的后一种方法。直接和间接法均是用DNA重组技术设法修复患者细胞中有缺陷的基因，使细胞恢复正常功能而达到治疗遗传病的目的。与基因转移的受体细胞不同，基因治疗有2种途径：体细胞基因治疗和生殖细胞基因治疗。体细胞基因治疗是指将正常基因转移到体细胞,使之表达基因产物以达到治疗目的。该治疗不必矫正所有的体细胞,只涉及体细胞的遗传改变并不影响下一代,故已被广泛用于严重疾病的治疗。生殖细胞基因治疗是指将正常细胞基因转移到患者的生殖细胞（精细胞，卵细胞早期胚胎）使其发育成正常个体。这是理想的治疗方法，从根本上治疗遗传病，使其有害基因不能在人群中播散。但实际上这种靶细胞的遗传修饰至今尚无实质性进展。原因是其基因转移效率不高，只能用显微注射方法，且仅适用于排卵周期短而次数多的动物,所以很难适用于人类。加之由于受精卵或早期胚胎细胞的遗传改变势必会影响后代,伦理学上的分歧也使生殖细胞基因治疗举步维艰。

目前基因治疗的策略包括基因替代、基因修正、基因增强、基因抑制和基因失活,这些无一例外的均需要基因转移。目前基因转移的方法有物理、化学和生物三大类，其中生物转移在人类细胞中应用最为广泛。生物法主要是指病毒介导的基因转移,是通过病毒为载体，将外源基因通过重组技术与病毒重组，然后去感染受体细胞。目前研究最为系统深入的应用最多最成功的是逆转录病毒，病毒感染细胞后其基因组RNA经逆转录产生双链DNA拷贝。插入宿主染色体形成前病毒，前病毒转录产生的正链既是病毒RNA，再与前病毒编码的外壳蛋白包装成新的病毒颗粒。完整的病毒颗粒具有插入宿主染色体必需的全套酶系统，适用于介导基因转移。而用于人体细胞实验的以慢病毒为佳。慢病毒也属于逆转录病毒，像其它逆转录病毒一样，慢病毒基因组经逆转录后能整合在宿主DNA上，也可以在正常细胞中进行操作，因此可将它改建为有用的外源基因的转移载体[6]。与非慢病毒逆转录病毒载体不同的是，慢病毒载体还具有以下特征：宿主范围广泛，既能有效感染分裂期细胞，又能有效感染非周期性和有丝分裂后的细胞。病毒载体经改构后不在宿主细胞繁殖，不会导致寄主细胞的死亡，因此被它感染的或转化的动物细胞能够连续传代。因为慢病毒所构建的siRNA 达载体是由RNA聚合酶Ш启动子来指导RNA合成的，构成siRNA的正义与反义链可由各自的启动子分别转录，然后两条链互补结合形成siRNA。也可由载体直接表达小发卡状RNA 在细胞里进一步加工成siRNA。众所周知体外合成的siRNA对基因的表达的抑制作用通常是短暂的，而应用慢病毒载体转移到细胞内的策略，对基因表达的抑制效果非常稳定。在长期稳定表达载体的细胞中，可长期发挥阻断基因表达的作用，因而目前已广泛用于RNA干扰研究中[7-9]。

3基因治疗的伦理学争议

基因治疗,尤其是生殖细胞基因治疗不可避免会引起一场旷日持久的伦理之争。从伦理学角度看,因体细胞基因不对其后代产生影响，体细胞的基因治疗符合伦理道德争议较少。人只需关注其对个体是否安全即可，对某些病情严重且无有效治疗方法的患者而言，大多乐于接受这种治疗。体细胞基因治疗的主要缺点是只使缺陷的基因在治疗的个体得到纠正，其下一代仍可能产生同样的遗传性疾病或缺陷，这就使得科学家们不得不寻求生殖细胞基因治疗。实际上，生殖细胞的基因治疗正是体细胞基因治疗的扩展与延伸，理论上可以从根本上