15年前，基因疗法遭遇了一系列挫折，使得科学家开始对其进行严格的重新评估；时至今日，基因疗法已经做好准备，即将进入临床。据预测，美国将于明年批准首个商业化的基因疗法。

    在很多人看来，基因疗法的转折点发生在6年前一位名叫科里·哈斯的8岁男孩身上。哈斯患有一种退行性眼病，视力因此受到损害。医生采用基因疗法，使哈斯有缺陷的左眼视网膜产生了一种原本无法合成的蛋白质。接受治疗后不到4天，哈斯去动物园游玩，让他惊喜万分的是，他终于看到了太阳和红色的气球。3年后，他的右眼也接受了同样的治疗。到今天，哈斯的视力已经足够让他和祖父一起参加感恩节的火鸡狩猎了。

    在过去6年中，将健康基因植入先天性失明患者细胞内的试验性基因疗法，已经成功使40名患者重见光明。同时，临床医生们也在超过120名各类血液癌症患者身上，看到了基因疗法取得的空前疗效，部分患者甚至在治疗结束3年后，仍然保持着无癌状态。运用基因疗法，研究人员还帮助了一些血友病患者，延长他们的生存时间。

    尽管时至今日，基因疗法仍未在医院和诊所开展起来，但这一情况有望在接下来的10年发生改变。2012年，欧洲批准了首个基因疗法，用以治疗家族性脂蛋白酶缺乏症——一种罕见但极为痛苦的遗传疾病。2013年底，美国国立卫生研究院也取消了对基因疗法的部分非必要管制。

    一些行业观察家预测，美国将于2016年批准首个商业化的基因疗法。在彷徨了十余年之后，基因疗法终于开始了它革新医疗的重要使命。

    心碎时刻

    对比基因疗法曾经的绝境，今天的这些正面成效尤其令人振奋。15年前，一位名叫杰西·杰尔辛格的少年的意外死亡，使得整个基因疗法研究陷入停顿。杰尔辛格患有一种罕见的消化道疾病，在接受基因疗法的过程中，他的免疫系统发动了一场预料之外的凶残反击，夺去了他的生命。

    早期基因疗法所遭遇的失败，凸显了将基因安全有效地导入目标组织的艰难性。杰尔辛格参与临床试验时，研究人员选出了一种包含腺病毒的基因传递系统。未经改造的腺病毒能在人体内引发轻度的上呼吸道感染。宾夕法尼亚大学的科学家认为，病毒的最佳注射部位是肝脏：杰尔辛格的肝脏细胞与正常细胞不同，所以不能产生他所缺乏的那种消化酶。研究人员将制造该消化酶的基因装进了被“腾空”的腺病毒里。

    随后，研究人员将约1万亿个携带治疗基因的腺病毒直接注入杰尔辛格的肝脏。然而，其中一些病毒踏上了悲剧性的歧途。病毒既按原计划进入了肝脏，同时也感染了大量巨噬细胞。这些体型巨大的树突状细胞执行着免疫哨兵的功能，游荡在人体内的各个地方。被病毒感染后，巨噬细胞向机体发出异物入侵的信号，免疫系统随即作出反应，开始消灭所有被感染的细胞。这一狂暴的过程最终从内部摧毁了杰尔辛格的身体。

    杰西辛格的死亡并非基因疗法的唯一悲剧。此后不久，20名儿童参与了一项针对X-连锁重度复合免疫缺陷的基因疗法，然而其中5例受试者患上了白血病，1例因此死亡。基因的传递系统再度成为了悲剧的源头——此项试验中充当微型注射枪的是逆转录病毒，它能直接将治疗基因插入宿主细胞的DNA。

    重新寻找

    鉴于腺病毒可能引起致命的免疫反应，而逆转录病毒可能诱发癌症，研究人员开始在其他病毒上投入更多精力，寻找更好的基因载体。他们很快就把目光聚集在了两种应用范围更广的候选病毒上。

    第一个入选的新型基因传递系统，是腺相关病毒（缩写为AAV）。虽然绝大多数人类都曾感染过该病毒，但它并不会引发任何疾病。既然腺相关病毒如此常见，它就不太可能引起极端的免疫反应。该病毒的另一个特点是，它还可以最大

    程度地减少副反应的发生：它具有若干个变体（或称“血清型”），这些变体可以分别对特定的细胞或组织表现出亲和性。

    研究人员能根据特定的人体部位，选择最佳的AAV血清型，从而减少病毒的注射量，以降低发生大规模免疫反应以及其他不良反应的可能性。此外，AAV携带的治疗基因不会进入染色体，这就避免了其与原癌基因相互作用的偶发性。

    1996年，腺相关病毒首次应用于治疗囊性纤维化的临床试验。从那以后，研究人员鉴定出了11类AAV，将它们进行重组和改造，构建了上百种安全性较高、可针对不同组织的基因传递工具。近期的一些研究正在评估以AAV为载体的一系列疗法，治疗包括帕金森病和阿尔茨海默病在内的一些脑部疾病，以及血友病、肌肉萎缩、心脏衰竭和失明。

    更令人称奇的是第二种病毒载体：去除了致病基因的人类免疫缺陷病毒（HIV）。HIV是引发艾滋病的病毒，然而，一旦不去计较它“杀手”的恶名，你就会发现它在基因疗法上的优势。HIV是逆转录病毒中慢病毒属（Lentivirus）家族的成员之一，它能够避开免疫系统——这一点对逆转录病毒至关重要，并且一般不会干扰原癌基因。

    移除了致病基因的HIV结构“具有很大的装载能力”，英国牛津生物医学公司前任首席科学家斯图尔特·内勒如是评价道。公司正致力于研发治疗眼病的“基因药物”。与小个头的AAV相比，“HIV更合适装载多个基因，或是更长的基因序列，”内勒说，“这种载体没有毒性，也不会带来不良的免疫反应。”去除了致病基因的慢病毒正被应用于多项临床试验，包括对肾上腺脑白质营养不良的治疗。

    新的目标

    在以上成果的鼓励下，医学研究人员开始扩大研究范围。他们不再只关心遗传病的治疗，而开始着手通过基因技术，逆转生命过程中自然发生的基因损伤。

    宾夕法尼亚大学的科学家们正在采用基因疗法，治疗一种常见的儿童癌症——急性淋巴细胞性白血病（缩写为ALL）。尽管大多数ALL患儿能对标准化疗作出应答，但仍有20%左右的患儿对化疗没有反应。研究人员正在使用基因疗法，激活这些患儿的免疫细胞，使之找到并消灭那些顽固的癌细胞。

    这项试验的手段尤为复杂，它依靠的是所谓的“嵌合抗原受体”技术。一旦与嵌合抗原受体相适配，一种叫做T细胞的免疫细胞便可以“瞄准”白血病细胞中大量表达的某些蛋白，从而“抓住”白血病细胞，并将它们摧毁。

    2010年5月，5岁的埃米丽·怀特黑德被诊断患有白血病，她接受的头两轮化疗都不起作用。布鲁斯·莱文是怀特黑德的医生之一，他介绍说，到2012年春天，“怀特黑德接受了第三次化疗，药物的剂量足以毒死一名成年人。并且，她的肾脏、肝脏和脾脏已经出现损伤。”小姑娘的生命危在旦夕。

    医生们抽取了怀特黑德的血液样本，分离出了她的部分T细胞。然后，他们将搭载有治疗基因的慢病毒转入T细胞样本，并将细胞输回怀特黑德体内。经历了一个艰难的开端后，基因疗法终于在怀特黑德体内起了效果，她的病情迅速得到缓解。治疗3周之后，怀特黑德的骨髓中已有1/4的T细胞中携带有治疗基因，她的T细胞开始向癌细胞宣战，而后者很快就消失得无影无踪了。“2012年4月的时候她还光着小脑袋，”莱文回忆道，“而到了8月的开学日，她已经去学校报到，上2年级了。”

    怀特黑德并不是唯一的幸运儿。2013年下半年，多组研究人员均报道，他们在120多名患者身上使用嵌合抗原受体技术，治疗与怀特黑德同型的白血病以及其他3种血液癌症。5名成年患者和22名患儿因此摆脱了癌症——这意味着他们的身体目前处于无癌状态。

    进入临床

    安全的传递系统已经掌握在基因疗法专家的手中了，现在，他们正面临着所有新药都必须面对的终极挑战：通过美国食品及药品管理局（FDA）的审批。

    这一漫长的过程包括了所谓的“Ⅲ期临床试验”。Ⅲ期临床试验专门用于评估药物或疗法在大规模受试者中的效果，一般需要1—5年的时间。截至2013年底，近2000项基因疗法试验中，有大约5%到达了Ⅲ期临床阶段。其中位列最前的是治疗莱伯氏先天性黑矇的试验。就是这一疾病，曾经夺走了哈斯的视力。目前，已有数十位患者的双眼在插入治疗性基因后重见光明。

    2012年，欧洲批准了基因疗法药物Glybera，用于治疗家族性脂蛋白脂肪酶缺乏症，药物的有效成分（即突变基因）被包裹在AAV之中注入患者的腿部肌肉。荷兰一家制药公司正在与FDA协商，希望该药物能够获准进入美国市场。

    与许多医疗技术的发展历程类似，基因疗法历经了数十年的迂回与曲折，还远未到达成功的终点。然而，随着越来越多的科里·哈斯和埃米丽·怀特黑德的出现，基因疗法将逐渐成为一些疾病的主流疗法，同时，它也会为另一些疾病的治疗提供新的选择。

    稿件来源:《环球科学》（《科学美国人》中文版）

    撰文：里基 · 刘易斯（Ricki Lewis）

    翻译：戴晓橙