▎学术经纬/报道
可以纠正基因的疗法一直是生物学家的梦想,上世纪70年代的英国,桑格等科学家开发出了基因测序技术,让我们能够阅读基因天书。同一时期,人们在美国发现了限制性内切酶的存在,并基于它开发出了重组DNA技术。这些突破让人们看到了编辑基因的可能,生物技术的风头一时无两。
▲DNA双螺旋结构的探明,带来了属于分子生物学的时代(图片来源:Wikimedia Commons)
又经过了20多年的探索,科学家们乐观地相信,基因疗法的时代已经来临。用病毒作为载体,科学家们能把病毒体内的致病基因替换成健康的基因。通常的病毒能感染人体细胞,并不断在人体内复制致病基因,导致症状。而这些经过改造的病毒则能利用同样的方法,在正确的细胞内产生大量健康的蛋白,弥补患者的缺陷。
我第一次听说基因疗法的概念时,觉得它有一种简洁的美。它有潜力从根源治疗疾病。” 宾夕法尼亚大学的遗传学教授吉姆·威尔森(Jim Wilson)评论道。1999年,他是人类基因疗法研究所负责人,处于基因疗法研发的最前沿。
▲吉姆是最早尝试用基因疗法治疗人类疾病的科学家之一(图片来源:宾夕法尼亚大学)
当时,吉姆正在进行一项举世瞩目的临床试验。他的团队招募了19名缺乏OTC(鸟氨酸氨基甲酰转移酶)的患者。由于一个简单的基因突变,他们的肝脏无法代谢氨类。吉姆相信,通过病毒递送,健康的基因能进入患者体内,合成他们日常生活所需的酶。
杰西·基辛格(Jesse Gelsinger)是这项研究里的倒数第二名患者。接受治疗时,他只有18岁。许多缺乏OTC的患者会在幼年死去。相比之下,杰西可谓长寿。这是由于他的体内出现了罕见的嵌合现象,只有部分细胞里的OTC酶出现了突变。在低蛋白饮食下,他只要每天吃上32片药物,就足以控制病情。
令人意外的是,杰西最终成为了志愿者之一。在外人看来,接受这一疗法对他只有额外的风险,没有明显的好处。但杰西觉得,一旦这项研究能取得成功,就能挽救其他缺乏OTC酶的重症患者。或许有朝一日,它还能让自己告别药物,尽情畅享美食。“最坏又能坏到什么程度呢?”在出发接受治疗前,杰西对一个朋友这样说:“就算我死掉,那也是为了孩子们而死。”

▲杰西的逝世为基因疗法带来了深远的影响(图片来源:jesse-gelsinger.com)
没人想到,玩笑话竟一语成谶。1999年9月13日,杰西接受了腺病毒载体的注射。很快,他的身体出现了不适,开始发烧。起初,研究人员以为这与另一名患者一样,只是类似流感的小症状,不用多久就会消退。杰西的父亲也来看望了他,互相交换了几句“我爱你”。这就是他们父子之间的最终道别。
研究人员没有预计到,进入杰西体内的病毒引发了免疫系统的“链式反应”:黄疸、凝血问题、肾衰竭、肺衰竭……杰西的身体状况迅速恶化,医生们回天乏术。1999年9月17日下午2点30分,医生宣告了杰西的死亡。
他是有史以来第一位死于基因疗法的患者。
没有一种疗法是100%的安全的,基因疗法也是一样。
在吉姆之前,就有人进行过基因疗法的临床试验。1993年,一项治疗囊性纤维化的基因疗法试验启动,又很快随着患者肺部发炎住院而终止。吉姆与他的合作伙伴马克·巴特肖(Mark Batshaw)认为“腺病毒”是他们的解决方案:挪掉这种病毒里的致病基因,再添加上OTC基因,尺寸正合适。此外,它还能定点前往肝脏,在限定的范围里起作用。
▲这项试验中,科学家们使用的是腺病毒(图片来源:GrahamColm at English Wikipedia [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)])
理论看起来很美,动物实验也同样如此。在小鼠体内,这款疗法看起来起效了!接受治疗的小鼠在接下来的两三个月摄入了大量高蛋白食物,却没有因为氨类代谢中毒而死亡;相反,作为对照组的小鼠则早早死去。“这可不是小事”,吉姆这样说。
随后,研究人员们继续在猴子与狒狒身上做了安全性测试,喜忧参半。三只接受了高剂量腺病毒的猴子出现了严重的凝血问题与肝脏炎症,随之死去,这引起了审核人员的担忧。从来没有人直接将腺病毒注射到血液内,再杰出的科学家也无法准确预测人体反应。或许,我们应该直接将病毒注射到肝脏内,避免全身暴露?可是这样一来,肝脏出血怎么办?肝脏发炎怎么办?患者需要器官移植手术吗?又或者,他们会因为治疗死去吗?
两名审核人员对这项临床试验说不,但吉姆与马克的提议最终依旧得到了通过。他们有自信的理由。在将近400个基因疗法的临床试验中,接受治疗的患者超过了4000名,没有一人因为病毒载体而死亡。研究人员相信,将基因疗法应用于人类的时机已经成熟。
▲基因疗法的示意图(图片来源:NIH,Public Domain)
但在操作上,吉姆的团队犯了致命错误。在给杰西家人签署的知情同意书上,没有出现3只死亡猴子的信息,其他患者出现的严重副作用也只字未提。原本杰西的父亲以为儿子的死只是意外,但关键信息的隐瞒让他怒不可遏。一项临床试验,演变成了无止境的纠纷。
随着杰西的去世,美国FDA终止了这项临床试验。2000年1月,宾夕法尼亚大学所有的基因疗法也被暂停。随后,FDA对全美正在进行的69项其他基因疗法进行了重新评估和调查,不少需要进行调整。吉姆人类基因疗法研究所负责人的头衔被解除,并在五年内不得参与任何人体试验。这让这名科学明星的课题组人数锐减80%。
一度前景无限的基因疗法,因为这场悲剧而陷入了近10年的停滞。
“我对此负全部责任。”吉姆在接受彭博社采访时说:“一名年轻人失去了宝贵的生命,基因疗法领域因此停滞了许多年。我们为这场悲剧付出了惨重的代价,这不是我想看到的。”
▲腺相关病毒目前被广泛用于基因疗法(图片来源:Jazzlw [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], from Wikimedia Commons)
在接下来的几年里,吉姆一直在反思当时所犯的错误,以及基因疗法存在的不足。远离人体试验的他开始寻找能安全递送基因的病毒。在这个过程中,他以猴子为模型,找到了一批全新的病毒。小鼠试验的结果表明,这些病毒不但安全,而且极其有效。
在吉姆的牵头下,这些病毒被送到了32个国家的900多所科研机构,供3000多名研究人员进行非商业化的应用。吉姆认为这是他应该做的,并希望这些科研成果有朝一日能带来全新的基因疗法。
2012年,孟菲斯一家医院利用吉姆发现的腺相关病毒AAV8,研发出了一种新的基因疗法。一名叫做德里克·豪瑟(Derek Houser)的血友病患者接受了这种新疗法。德里克患有严重的血友病,关节会自发流血,产生剧烈的疼痛。没有拐杖,他简直寸步难行。
而这项基因疗法为德里克的体内带来了多个能够止血的基因。就像按下了一个开关一样,这几个基因一下子就解决了德里克的流血问题。与此同时,德里克也没有出现明显的副作用。“这个治疗彻底地改变了我的生活”,德里克说。

▲腺相关病毒(AAV)的工作原理(视频来源:Regenxbio)
一些投资人对吉姆带来的新型腺相关病毒也非常看好。“这些病毒转化成疗法的可能性非常高,它们解决了主要的安全性问题。”
2017年,美国FDA批准了三款基因疗法。这宣告了基因治疗时代的正式到来。这距离1999年的试验,已经过去了18年。
经历了人生的涨落,吉姆多了一份冷静后的反思:“想要成为出色的科学家,我们需要保持耐心,保持谦卑生物学是复杂的,临床试验也可能耗时良久。金钱与决心无法加快发展的过程。我们的问题往往在于过度理想化。如果不能保持谦卑,人就会变得骄傲,就会犯错。
在吉姆所在的楼里,有一间会议室的白板上写着“IL-6”和“TNF- α”等缩写。这是16年前引起杰西致命免疫反应的细胞因子。吉姆和他的同事们从未忘记这一点。
参考资料:
[1] A Pioneer of Gene Therapy on the Future of the Industry, Retrieved November 26, 2018, from https://www.bloomberg.com/news/articles/2016-08-04/a-pioneer-of-gene-therapy-on-the-future-of-the-industry
[2] Doctor Whose Drug Killed Teen Returns as Gene Tech Booms Again, Retrieved November 26, 2018, from https://www.bloomberg.com/news/articles/2015-07-29/doctor-whose-drug-killed-teen-returns-as-gene-tech-booms-again
[3] Gene therapy: An Interview with an Unfortunate Pioneer, Retrieved November 26, from https://www.scientificamerican.com/article/gene-therapy-an-interview/
[4] The Biotech Death of Jesse Gelsinger, Retrieved November 26, 2018, from https://www.nytimes.com/1999/11/28/magazine/the-biotech-death-of-jesse-gelsinger.html
本文来自药明康德微信团队,欢迎转发到朋友圈,谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求,请在文章底部留言。如有其他合作需求,请联系[email protected]

癌症突破
智慧之光
热门前沿
继续阅读
阅读原文