所谓基因治疗，就是对人体细胞的异常基因进行置换或引入外源的正常基因治疗疾病的方法。本文概述了这一领域的进展及展望。本文提示，运用生物技术操纵人类基因组，以达到防治人类疾病、改善或改变人类自己的时代已经开始。——译注

—位面容痛苦、消瘦的青年人身子和腿扭曲着，臂上绑着厚厚的衬垫夹板。不这样，他就会狠命地咬自己的手指、捶打自己。从医学上来讲，这种病患系因失控所致。

这位患者，记忆清楚，且不乏喜怒哀乐和幽默感，甚至也有着一个22岁青年应具有的理想。但是他却患了一种罕见的名为“自毁症”（Lesch-Nyhan）的遗传性疾病。对这种病，目前尚无任何治疗良策。自毁容貌是这类疾病的最不可思议的特征。其他的奇特行为包括执拗地使用四字母的单词、对人吐沫、呕吐等。许多该症患者都智力迟钝。这类患者无一例外都被约束卧床或坐轮椅。患者的体内分泌大量的尿酸，这往往导致痛风和肾疾。这类病患者一般都是在孩提时代就夭折，极少数可活到廿岁。

虽然目前已有一些药物可延长这类病人的生命，缓解一下病痛。但其效果不过如此而已。

自毁症仅仅只是已知的3000多种由某种单一的缺损基因引起的遗传性疾病中的一种。虽然其中的大部分极为鲜见，但累加起来就形成了一个很严重的公众健康问题。

现今，已有一些研究机构在试图改变这种状况。类似自毁症的好几种遗传性疾病目前已有可能通过称之为“基因治疗”这一革命性的治疗方法得到医治。其治疗机理是：将正常基因的副本植入病人体细胞内，以期使植入细胞代替缺陷基因，发挥正常作用。

如果基因疗法行之有效，那么遗传性疾病原则上都可得到治疗。A. 杜斯特 · 米勒（A. Dusty Miller）指出，对于凝血至关重要的凝血第9因子的人基因已在实验室中得到定和培养。如果这种基因能成功地转移，那么它将拯救血友病患者的生命。

—些科学家认为，对基因疗法探讨的意义远远超出对遗传性疾病的治愈本身。

“绝大多数人类疾病都具有遗传成分上的原因”，弗雷曼（Friedmann）认为，“由对疾病的遗传探讨引出的问题是要了解基因功能及基因表达是如何操纵的”，简言之，重要的是洞悉基因的功能。

雷纳 · 斯道伯（Rainer Storb）推测这种基因转移可作为一种对某些癌症进行化疗的辅助措施。譬如，可转移基因以使患者的正常细胞能经受攻击癌细胞的药物。正在狗和其他动物身上进行试验，以证实这一假想。

时至今日，将健康基因的副本引入患者细胞的技术由于面临它本身存在的一系列难以解决的问题而进展不大。进行这种转移必须对基因组合，人体内基因调节的化学机制及其他一系列目前尚不甚明了的问题有详尽的了解。

就基因治疗问题，1985年美国官方制订了多项条款。一些科学家认为，1986年9月通过的有关基因疗法的第一项国家准则对于这种治疗方法的实际应用是一种有力的促进。由美国国立卫生研究院咨询小组制定的这些规则确定了患者们关切的安全值指标；规定基因疗法必须是在医学上有益且为社会所能接S。准则还规定，基因治疗的范围要限于必须进行这种医治的患者。有关的治疗计划首先须经地方一级的专门委员会认可，而后再报国立卫生研究院（NIH）批准。

1953年前，基因本身作为遗传的一种基本单位，只不过具有哲学概念上的意义。基因是一种遗传蓝图，它能指示细胞如何生成特定物质，并给出细胞的精确位置。始于七十年代初期的重组DNA（俗称基因拼接）的爆炸性进展使得鉴定单个基因以及使运用遗传工程化细菌来增殖多个副本已成为可能。今天，科学家已不仅能读出基因的信息，而且还能编制人工信息——能在活性细胞里发挥功能的合成基因。基因已经成为一种化学的已知量，成为生物学研究领域中最热门的课题。

十万个左右的基因方构成作为人体遗传指令的完整成分（染色体）。基本上一个基因就是DNA的一段。总数约为60亿的核苷酸组成了一个人体细胞中的23对染色体的所有基因。正是各个基因呈现出的完全不同的遗传变异导致了人与人之间千姿百态。遗传信息中的许多通道不能容忍异常变化，往往一个核苷酸出现偏差就酿成大祸。

至八十年代前期，12个左右不同的对基因治疗有价值的人体基因已被鉴定并在实验室里进行培养。其中有自毁症患者的缺陷基因。对此，已经用正常基因的副本去纠正那些在实验室培养基里培养、具有自毁症缺陷基因的细胞。

外源基因，包括某些人体基因约在五年前就已成功地导入动物细胞中。近来已有超级老鼠的报道。这种鼠两倍于原来的鼠，由于它们在胚胎阶段就植入了人生长激素基因。

然而对动物的研究与对人体进行基因治疗方面的研究，两者毕竟有着天壤之别。因为成功地导入动物细胞内的基因一般在早期胚胎阶段就已融合。有时这些基因甚至能转移到受体后代。这种所谓的“生殖细胞系”（germ-line）基因转移不会在人体内完成。对可能会有人试图进行的对人本身进行复制这方面的隐忧导致了持续至今的对基因拼接伦理观方面的辩论。

眼下，科学家们试图着手进行的仅有的人体基因转移称之为“体细胞基因治疗”。虽然它能调节体细胞以达到治疗某种致死性疾病的目的，但是却不会改变患者及其后代的遗传特征。这一治疗可施于儿童和成年人，但不能在胚胎期使用。医学界和伦理学界都倾向于认为，这一疗法的适用范围同骨髓移植相似。

应先于人体试验而进行的动物试验的种类也是引起争议的一个问题。迄今大多数这类动物试验只限于鼠类。基因转移研究方面的一些知名专家认为，不应排斥在人体上进行一些试验。事实上，若干研究小组已经开始了这方面的试验。

从实际情况来看，首次在人体上进行基因治疗的试验，早在15年前就已进行。这是由美国一名科学家和几位医生在联邦德国进行的。病人是姐妹俩，分别为2岁，7岁。由于体内缺乏一种稀有酶，她俩呈明显的精神痴呆状。病人被审慎地注入一种病毒——肖普氏乳头状瘤病毒（一种致兔生疣的病毒）。其理由是，该病毒携带的一种酶基因可能导致病人本身的酶分泌恢复正常。这一切过程易于证明。治疗显然未造成什么副作用，但也未见患者病情好转。

第二次已知的基因治疗尝试是在1980年。这一次试验受到了社会舆论的广泛抨击。主持试验的马丁 · 克莱因受到了美国国立卫生研究院的公开谴责，并失去了极重要的美国联邦研究补助金。克莱因进行的这一试验事前未征得他所在的学校的同意，也未经NIH的批准。他主持的这次试验是采用基因治疗方法治疗以色列和意大利的两名地中海贫血患者。试验结果均未成功。今天，对地中海贫血症的遗传生物学和分子生物学机理已有了更深入的了解。许多专家都认为，由于这种血液病的化学机制太复杂，因而把它作为基因疗法的首宗病例是不明智的。

目前，基因转移的主要目标是那些医生们对之寄以厚望的病症：这些患者应该是那些能在适宜的组织里生长出少量的所需基因的人，如此，这些基因就可在血液中循环。两种罕见的致死性免疫疾病——ADA缺乏症和PNP缺乏症，都是因患者体内未能产生一种必需酶所致。它们分别涉及的酶是：腺苷脱氧酶和嘌呤核苷磷酸化酶。生成这两种酶的正常人体基因已经鉴别、并在实验室里培养。传递适宜的讯息以激励足够的细胞来产生这种酶看来是需要的。

好几个研究小组研究的主攻点是ADA缺乏症。该病患者常常死于早年。腺苷脱氧酶对于人体天然免疫系统是必不可少的。一旦缺乏这种酶，婴儿往往会因感染而有夭折之险，而感染对于正常健康状况的人来说并不是大事一桩。一些专家估计，在那些刚出世就有严重的免疫性缺陷的婴孩中有10%患有ADA缺乏症。

PNP缺乏症也是一种严重的免疫性疾病，但由于其致病的条件相当罕见，所以目前全世界此病的患者人数只有10 ~ 20名。

现今基因治疗的总体战略是将所需基因的副本引入实验室中病人的骨髓细胞，其后再通过静脉将骨髓样品滴注给患者。目前这方面的探索多集中于骨髓，其理由是：骨髓是一种易于从患者体内抽取的组织，经实验室处理后又可再输回患者体内。此外，基因转移的全部目的是将基因的天然产物传导到所需的组织内。骨髓细胞导致产生了血液以及免疫防御细胞的生成，这些特点使得骨髓细胞成为颇为适宜的传导工具。

近年来，用空心针将骨髓注入到附骨（如盆骨的上部），已成为常见的医疗手段。据此至少可以认为，如何获得基因移植的合宜组织这一难题已经较早地得以解决了。然而尚待克服的难关还有不少。

人体有数以亿计的细胞。若把一个ADA基因导入一个，两个或1000个细胞里，那这个基因简直就影踪全无，更不用说指望该基因会对酶缺乏症产生什么有效的作用了。关键问题是如何得到足量的有新基因的骨髓细胞，并以何种方式使新获得的基因能产生足量的酶。

在这些方面率先作出贡献的是在七十年代后期，由诺贝尔奖获得者、DNA重组研究先驱之一的斯坦福大学的鲍尔 · 贝格（Paul Berg）领导的实验室。该室的一位青年科学家理查德 · C · 密立根（Richard C. Mulligan）和他的同事一起作出推测：如果有人试图将基因引入活性细胞，那么他做的工作实际上就是袭用了天然的移植大师——病毒的工作原理。

事实上，病毒早有活动式基因“封袋”之称。它四散活动找寻猎物——细胞。病毒质粒由DNA或RNA的核心构成。核心被裹入蛋白质的外膜，这一点决定了病毒对细胞的传染。从病毒传染的一般状态来看，先是病毒的核酸进入细胞，继而搅乱细胞正常的遗传机制，使细胞转而执行病毒的指令，产生出一批批新病毒。细胞本身往往被灭杀于这一过程中。

从对基因移植有启发这点来分析，病毒能够再建，这样它就能携带科学家们想要移植的基因。但是用于这种试验的病毒必须是去除了“为害”性的，以便在转移过程中不会产生任何有伤细胞的行为，不会导致其他病毒的产生。

密立根及其同事在他们的早期工作中取得了令人瞩目的进展。他们成功地再建了含有移植所需基因的病毒。当用这种病毒作为载体，携带基因进入动物细胞时（这里的动物细胞是在培养瓶里培养的），科学家们高兴地发现，进入动物细胞里的基因已经与宿主本身融为一体，相安无事了。

科学家们曾利用一种称为SV-40的动物癌病毒做试验。但遗憾的是，它未能起到人体基因传导者的作用，这可能因其是癌病毒之故。还有一个问题是，在基因成功地导入宿主后，病毒也在继续作用，产生浸染。要消除这一点绝非易事。

近来，密立根又将其研究重点移到另一种病毒（反转录病毒），此举使基因转移进一步趋于现实。新的研究采用了重组反转录病毒遗传物质的新技术。这种再建的反转录病毒看来是基因移植的有希望的载体。许多反转录病毒都类似SV—40，具有为害性。其中有一些能致动物生癌。例如，HTLV-Ⅰ与人癌有关，另一种HTLV-Ⅲ据认为能引发致命的艾滋病（AIDS）。

然而反转录病毒还是有其优点的：体积小，只具有少量基因，经得起操作。密立根及其同事在再建反转录病毒方面已作出了独创性工作。第一步工作是切断反转录病毒本身的遗传指令＞使其不再能传递遗传信息，即不再生成病毒的蛋白质外壳或将细胞转变成患癌状态。反转录病毒将成为仅携带科学家们所需基因的载体。这些基因通过常规的基因拼接技术被拼接入还原病毒的核心材料内。

这种再建的病毒借助于辅助病毒（此种辅助病毒可以附加到细胞培养物中）就可以自我复制。这就引出一个问题：其后，辅助病毒如何与去除了为害性的反转录病毒分离？

密立根和理查德 · 曼（Richard Maim）、诺贝尔奖获得者巴尔的摩（David Baltimore）等一起合作，将反转录病毒内核酸的某一段去掉（即在蛋白质外壳内给出包装核酸核心的关键指令的那一段），于是病毒就不能组装，也不能从细胞输出。密立根的小组表明，去除了包装指令顺序的辅助病毒可能有助于其他病毒作输出组装，但辅助病毒本身不会脱离它最初入侵的细胞。

含有这些辅助病毒的细胞已培养作“包装细胞系”（packaging cell lines）。当作为基因载体的剥脱下来的病毒整合到这种细胞系时，就会产生和输出新的病毒质粒。在新的病毒入侵细胞之时，它们还缺乏下达复制任何新病毒质粒指令的能力。它们只是传递各自的基因。实际上这些病毒也渐渐丧失功能。再建病毒的基因能在传染细胞中长久地生存，但却不能再复制新的病毒了。

研究小组已就两种类型的反转录病毒试验取得了成功。其一主要限于传染鼠类；其二系由野生鼠类中发现的病毒改装而成，它能传染多种细胞。由于反转录病毒能传染人体细胞，因此就可能成为科学家们所期望的进行人体基因治疗的载体。在对鼠的研究中，已经证实了移植基因能整合到骨髓的干细胞里。这一证实使人们对此抱有希望，即：就人体而言，这种转移也能将ADA基因引入细胞，以使骨髓能重新增生，产生足量的酶来治疗遗传疾病。

其他一些研究组也在作这方面的努力，但苦于尚无理想的基因传导载体。有时，病毒将其遗传物质与其他相关病毒的遗传物质结合起来，此时，表面上的病毒游离细胞（Virus-free cell）培养液就包容了少量的不合需要的辅助病毒。

西雅图组的米勒（Miller）正在主攻的是进行基因治疗研究的医学科学家们都面临的另一个主要课题，即外源基因表达的有效性。一个细胞产生了某一基因的特有性状，这个过程称之为“基因表达”。若表达有效，则大量的产物就能获取。问题是棘手的，但是一些研究小组已经显示出在基因表达方面的有效性可施于人体治疗。

近来已有不少进展显示基因治疗越益趋于实际应用。在众多的研究小组中，究竟哪一个捷足先登、获取硕果？对此，弗来德 · 赫金森癌症研究中心的E. 唐纳尔 · 汤姆斯博士（E. Donnall Thoms）认为，更重要的问题应该是，何时施行这一治疗（于人体）是最明智的？

与此项研究有关的每一个科学家都意识到，开拓一个能有效运行的系统仅仅是问题的一部分。还有诸如安全问题等在内的一些难题。这就决定了尝试对人体施行基因治疗的第一例病家应是已病入膏肓的患者。

最令人困惑不解的难题之一是涉及到存在于人体和动物细胞里的致癌基因。致癌基因又称癌基因。据信该基因在激活时能导致癌病生成。现在的问题是，休眠于致癌基因邻近的其他外源基因是否会有某种方式触发癌基因？这种情况是否会发生在人体基因的转移中尚无人知晓。大多数专家都认为这种可能性很小。但这些都必须要先行作出解释，否则会出人命。

此外，由于骨髓移植是一种认可的手术过程，由此就引出两个问题：为什么不能采用悉数施予患者所需的健康供体的骨髓以取代将正常基因引入患者骨髓的方法？为什么不尝试以骨髓移植作基因治疗的有效手段？对此，骨髓移植倡导者之一的汤姆斯博士认为，实际上这些手术是基因治疗的一种形式。因为供体的整个造血系统及其所有基因都已进入受体。近年来骨髓移植已用于治疗范围广泛的经常致人死命的疾病，包括再生障碍性贫血库、某些种类的地中海贫血症和严重的免疫性疾病，如ADA缺乏症。骨髓移植的缺陷在于，对可相容的供体的需求不能满足（这种供体的组织型能与患者的组织型匹配）。有些患者在采用骨髓移植术前要先用药物或放射摧毁本身的骨髓。

1985年初，洛杉矶儿童医院的罗伯逊 · 派克曼（Roberson Parkman）和圣迭格组合作，采用骨髓移植来治疗一名自毁症患者。移植是成功的，但迄今未见患者的神经和行为有好转的迹象。一位曾为研究基因转移作出重要贡献的科学家C. 托马斯 · 凯斯卡（C. Thomas Caskay）认为，自毁症即使采用基因治疗方法，也是很难治愈的。主要问题在于：疾病已经累及大脑，而现有的基因移植一般不大可能进入到脑细胞。自毁症起因于缺失一种HPRT的酶，由此导致体内尿酸大量积聚，但是何以如此就殃及大脑至今仍是未解之谜。至为重要的是，引入的期望产生HPRT酶的基因是否能对患者的大脑或行为有何助益，而这是自毁症的症结所在。大脑有一个天然的屏障，阻挡了众多的循环于人体各部位的物质。这道血_脑屏障可能妨碍了酶的进入，但个中机理仍不清楚。

通常，医学科学家摆脱困境的办法是进行动物实验，但现在还无法先在某个动物身上引发这种“自毁症”。

如果基因治疗确能满足目前从事这方面研究的专家的某些期望，那么就有不少遗传性疾病可望得到治疗。当然眼下还不清楚究竟哪一种疾病放在第一位。

综上所述，尽管专家们出言谨慎，但基因治疗作为治疗学的一个新领域可谓是处处有奇观。

[The New York Times，1985年11月10日]