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有人称基因治疗是医学史上的“第四次革命”。继公共卫生观念、麻醉药、疫苗与抗生素发明,延长了人类寿命之后,基因治疗似乎又为目前束手无策的疑难病症带来了一线生机。
什么是基因治疗?基因治疗真是解决一切难题的万灵丹吗?
有人说,21世纪是基因科技的世纪。以基因技术治疗疾病,更是各国投入最多、寄予最多期望的领域。
美国从7年前就开始从事基因治疗研究,政府一年投入约3亿美金的研究经费。此外,美国卫生总署还将耗资30亿美金、计划在2003年完成确定每个基因位置所在的“基因定序”工作。
日本也将基因治疗列为国家重点发展项目之一,早在前年就定该年为“基因治疗年”。
路远梦遥?
1990年,美国国家卫生院完成了人类医学史上第一个基因治疗的“成功”案例。首次案例是治疗一种严重联合免疫缺乏症。严重联合免疫缺乏症患者由于遗传性的基因缺损,血液中的淋巴细胞缺乏该基因产生的腺甘去胺畴素(ADA),因而无法代谢ADA,淋巴细胞很快死亡,不能发挥其细胞性和体液性的免疫机能。这种遗传疾病的病人,从出生起就不停地感染病毒或细菌,大多活不过3岁。
传统治疗方式是定期注射 ADA来缓解。基因治疗的方式,则是先把病人的淋巴细胞取出来,放入其所缺乏的该种基因,再将细胞放回病人体内,使其发挥功能。
这个案例虽然实现了人类基因治疗的梦想,但离完全治愈疾病其实还有一段距离。从第一个基因治疗案例迄今,已经有200多个临床实验、近千个不同疾病的患者接受过基因治疗,但因此完全痊愈的少之又少,第一个完成的案例都不算痊愈,当年接受基因治疗的5岁儿童,如今已经12岁,病情虽有显著改善,但仍须接受传统治疗──持续注射ADA,只是频率由一个月注射一次,减少到3至6个月一次。
除此之外,像血友病、癌症……等等的基因治疗也都还没有痊愈的案例。
过去两年来,美国也有以基因疗法治疗囊肿纤维病变及肌肉萎缩症的临床实验,结果都没有成功。
万病之源──基因
即使目前各种基因治疗的临床实验都不算完全成功,但生物医学界依然“前仆后继”、“义无反顾”,纷纷纵身投入这场基因之战。原因无他,只因为越来越多疾病都指向基因问题。
近年医界已证实,癌症的肿瘤细胞多是由基因突变、失落、移转或扩增引起的。基因是“万病之源”,基因治疗则是设法从疾病的根本来治疗。
基因疗法是一定要走的路,对症治疗是最有效的,既然知道许多疾病都是基因的问题,当然要针对基因来研究、治疗。
究竟什么是基因?基因治疗又是什么疗法?
20世纪中叶,DNA(去氧核糖核酸)的结构和遗传功能被发现后,基因就被视为一种“解开生命奥秘的遗传密码”和“主宰生命的程式”。
每一个基因都带有生命的讯息,基因是遗传的基本单位,每个人身上大约有8到10万个基因,分布在23对、46个染色体上,而DNA则是基因的化学化合物。
人体内的基因就像电视节目一样,有的开、有的关,举心脏为例,假设心脏的基因里有3万个是开着的,其余都关着没有作用,胃可能是另外2万个基因开着,其余的关闭。一个人如果某种基因发生问题,这个基因刚好是在心脏开着、发生作用的基因,那么他的心脏就会产生疾病,对没有用到该基因的胃则没有影响。
简单地说,基因治疗便是利用分子生物学的技术,将正常的基因直接或间接地送入细胞中,以修补错误的基因,让它恢复正常。
治疗方法大致上有两种,一种是“基因置换治疗”,移入正常的基因,经由细胞里的
DNA重组,以取代原有的异常基因。另一种是“基因增强治疗”,当原来的基因不健全,无法行使正常功能时,加入正常的基因来补其不足。
15年来,癌症一直高居我国十大死因的首位。人们对研究中的基因疗法寄予厚望。
救人而非造人
基因治疗技术还有“种系治疗”和“体细胞治疗”之别。所谓种系治疗是指针对尚未分化的胚胎细胞进行基因治疗;体细胞治疗则是将健康的基因直接植入遗传病因所在的身体细胞中。
什么是种系治疗?理论上,一个人一生中可能患哪些疾病,在受精卵阶段就可以预测。而遗传疾病最有效的治疗办法,是将精子、卵拿到体外,在受精的那一刹那,用显微注射法把正常的基因打进去。此一技术在动物实验中虽然已经成功,但用在人身上尚有疑虑。
受精时间如何抓?精子、卵子拿到体外受精可能产生的突变等等问题,不可以不慎重。胚胎的基因治疗牵涉甚广,除了安全性堪虑外,还要考虑伦理问题。因此体细胞的基因治疗比较可行!
用小老鼠做研究发现,若将基因传送疫苗注射到刚出生的小老鼠体内,5、6个月后,小老鼠会产生淋巴癌。刚出生的老鼠和人类怀孕末期的胎儿属同样的阶段,以此推测,在胚胎阶段做基因治疗,将来孩子也很可能产生问题。
基于安全、伦理等种种考虑,胚胎基因治疗目前依然是不可触犯的禁忌地带,各国都只限于在个体的体细胞做,而且多用在目前医学科技无法克服的疾病上。
联合国世界卫生组织1999年发表的报告预测,未来25年,大部份国家的癌症病例将至少增加一倍。
癌症的种类多达200多种,每一种癌症的特性都不相同。由于先天遗传及后天环境的差异,不同种族、不同地区容易患的癌症种类也不相同。
癌症造成的原因有遗传因素也有环境因素。但仍以包括病毒、化学物质、饮食习惯等等的环境因素为主。以大肠癌为例,目前已经找出至少有6、7种基因发生变化,但其中可能只有一个基因来自遗传,其余的都是后天环境因素造成基因突变。
复方基因疗法
传统的癌症治疗方式,不外乎外科手术、放射线治疗、化学治疗等等,都只能治标,不能治本。
近年医学界发现,癌症基因有所谓“致癌基因”与“抑癌基因”。一个人要两种基因同时发生损害时,才会产生癌症。因此,要从根本来治疗癌症,唯有从基因着手。癌症基因疗法,就是想办法把致癌基因非活性化,让抑癌基因恢复作用。
癌症的基因治疗与遗传疾病的基因治疗不同,遗传疾病往往是单一基因发生问题,癌症至少有5、6种基因发生变化,因此无法一个一个去改,只有想办法将癌细胞杀掉。
为了加强治疗效果,台湾的专家杨文光率先研究“复方基因疗法”。“复方基因”和何大一的“鸡尾酒疗法”治疗爱滋病的概念相同,复方基因疗法是以“自杀基因”加上“免疫基因”,共同来治疗癌症。
一般药剂在杀死癌细胞的同时,也会杀死正常细胞,利用自杀性基因可以破解这个难题。杨文光指出,自杀性基因的特性是会产生一种蛋白质畴素,这种畴素一碰到没有毒性、不会伤及正常细胞的药剂,就会自动将它转成具有毒性,杀死自己。
人体内并没有“自杀基因”,但疱疹病毒具有这种基因。自杀基因疗法就是利用病毒这种特性,把自杀基因放进癌细胞中,癌细胞便会产生这种蛋白质畴素,再给病人施打无毒药剂,药剂进入癌细胞被转换成具有毒性,进而杀死癌细胞。
此外,近年研究发现,癌症病人并非完全丧失免疫反应,只是癌细胞产生的抑制分子,让免疫系统变成体液型的无效反应。
免疫基因疗法的原理是,使用细胞激素的基因来调控,使免疫系统发生效用。作法是将细胞激素的基因植入癌细胞内,抑制癌细胞的生长,或是将带有细胞激素的肿瘤细胞打进体内,使这些肿瘤细胞在体内激起免疫反应,以抑制癌细胞的生长和扩散。
预防胜于治疗
除了癌症治疗外,基因疗法还可以用来预防癌症再发。
传统癌症治疗上,再发一直是个难解的习题,许多癌症在发现时,癌细胞其实已经经由血液扩散到身体其他部位,因此,即使切除手术做得再完善,几年后,还是可能在其他部位再发。
以大肠癌为例,约有三分之一的病人开刀治疗后可以痊愈,但另外三分之二的人会再发。利用基因检查,可找到扩散的癌细胞,预测将来可能在什么部位再发,以基因疫苗早期加以阻挡防治。
疫苗就是所谓的“预防针”,基因疫苗则兼具预防和治疗两种功效。
致力研究基因疫苗的陶秘华指出,基因疫苗是第三代疫苗。
不同于以活病毒和病毒蛋白成分制成的第一代与第二代疫苗,如今正在研发中的第三代疫苗,是用质体 DNA携带一个或多个病毒基因,这种疫苗没有感染性,打入体内被细胞吸收后,会在里面制造抗原,引起免疫反应,是相当理想的疫苗。
目前国外已经有治疗性的爱滋病疫苗、预防性的爱滋病疫苗与大肠癌、乳癌、肺癌、淋巴癌等基因疫苗的临床实验。
潜在的危机
不论是基因治疗或是基因疫苗,看来都大有可为,对人类的帮助很大。只是,现阶段仍有许多问题和可能产生的副作用有待解决。
基因治疗目前最大的困境是,尚未找到一种完美的“载体”,可以安全、准确、有效地将基因送达目标细胞里。
目前较广为使用的载体是病毒,研究人员将准备植入人体细胞中的基因先植入病毒中,再利用病毒将基因带入人体细胞内。当然充当载体的病毒必须先经过处理,使人不会因此致病。
被尝试用来当载体的病毒有反转录病毒、腺病毒、疱疹病毒等等,每一种病毒都还有些问题。以腺病毒(感冒病毒)为例,在动物实验时,腺病毒的传送效率非常好,但用在人身上就大打折扣了。由于每个人都感染过腺病毒,体内都有免疫力,用量少无法达到基因传送的目的;用多了又会产生严重类似哮喘的急性反应。
没有导航的飞弹
基因治疗是否引起副作用或后遗症,更是许多人的疑虑。
动物实验成功,并不表示用在人身上就没有问题。以老鼠做实验,观察经过体细胞基因治疗的老鼠一生及其下一代都很正常,并没有副作用或后遗症。老鼠的一生只有短短3年,所以可以做这种观察供人类参考,在老鼠身上没发生后遗症,仍要证明在人身上不会发生。 利用病毒作为载体就是一项令人忧虑的冒险,“许多病毒魔高一丈,虽然经过分解,但在人体内也有可能重新组合或突变而活化”,杨文光说,虽然这种可能性微乎其微,过去是亿分之一,现在技术可以做到十兆分之一,但仍不可大意。
另一个疑虑是,利用病毒制造的基因载体是否会插入“种系细胞”而遗传给下一代,进而遗害下一代?
由于放进体内的病毒仍无法定位,换句话说,在杀掉癌细胞后,无法追踪病毒最终的去处。因此有人形容基因治疗是“没有导引的飞弹”,既危险又不可靠!
现在很多人最担忧的是病毒插入生殖细胞或早期胚胎中,病毒一旦插入这些“种系”细胞中,不断分裂的结果,身体中所有细胞都会带有这个病毒。
目前世界上已有几百万个病人体内有爱滋病毒(反转录病毒)在繁殖,但尚未发现这个反转录病毒的基因会插入人类的生殖细胞,而遗传给下一代。显示利用反转录病毒的基因载体会祸害下一代的可能性不大。但是由于利用反转录病毒载体的人体基因治疗案例仍太少,观察的时间也还太短,还不能骤下断语。
此外,病毒的DNA 嵌入人体细胞本身的基因中,有可能产生癌化;也有可能产生抗
DNA的抗体出来攻击自己的细胞,造成自体免疫疾病;存在细胞内的DNA如果不停地表达、不断产生蛋白,反而会造成不反应现象等等问题,基因制剂的安全性,仍需仔细研究。
冒险之旅
不过这些问题现在还来不及担心,从基础实验、动物实验到人体的临床实验,基因治疗还有一段长远的路要走。等可以做到使疾病痊愈后,再来担心后遗症,第一步的治疗都还谈不上,不必忧心太多。
对于不能预知的事,有时候是要冒一点险,以当年儿童施打B型肝炎疫苗为例,当初也引起许多反对,认为不该让小孩去冒险,但十年后证明,孩童患肝癌的比例降低了70%。
基因治疗就像输血一样,血液中也可能潜藏致病因子,但并不能因此就不输血,只要避免使用带有这些致病因子的血液即可。
由于人和动物的基因并不相同,做再多的动物实验,用到人身上又是另外一回事。因此,人体的临床实验是基因治疗必经之路。人体治疗不像动物实验,不能随随便便就进行。等基础研究做好、设备完善、基因治疗法案通过等一切就绪,才能放手去做。
最近3、4个月,大陆做了5个脑瘤病人的基因治疗,成败目前尚未知。
美国基因研究有一个现象是:大家都往临床发展,后来发现许多问题还是要靠充分的基础研究才能解决,去年才开始回头做基础研究。
大家不要期望太高,以为基因疗法是万能的,基因治疗虽然是一个新希望,但是要走的路还很长,尚有许多问题待克服,大家不要希望很快就出现奇迹。
不断向疾病挑战,一向是医学科技的使命,基因之战亦同,且让我们拭目以待。