人类的基因治疗是治疗遗传病和其它疾病的一种方法。现在基因治疗技术显得很重要。最近报道,细胞装配和交替基因转移技术有新发展。细胞培养基和动物模型的基因转移或表达体现了人类基因治疗的重要性。

NeoR/TIL基因标记

1989年,世界联合会通过了把基因标记免疫细胞转移到癌患者体内的人类遗传工程实验。这种方法主要有2个目的:1. 证明体外基因转移到病人体内是安全的;2. 在病人的细胞中能检测到基因。

TIL是T细胞,能够直接从肿瘤和细胞培养基中分离到。病人静注大剂量白细胞介素-2(IL-2)会产生约2×1011个TIL。

异种细胞能杀死癌细胞。在病人体内要使辅助细胞长期存留,只有一种方法,就是标记TIL。铟111能够追踪TIL,但铟111的半衰期是2.8天。在病人体内,铟111可短期存留。

NeoR/TIL临床方法是把标记基因(从大肠杆菌体内获得的抗新霉素NeoR基因)转入早期TIL的部分细胞中。在病人体内标记细胞和非标记细胞都能生长。定期血液抽样检查表明,在血液中TIL能够长期存活。定期肿瘤活组织检查发现了大量的TIL。标记TIL和临床反应是相互依存的。从肿瘤中可检测到活标记TIL。TIL有特异性。

从一病人(癌消失)的活组织中能够分离到培养的NeoR标记TIL。由部分血液样品和培养基可分离到单核细胞。植物凝血素(PHA)刺激细胞后,在G418培养基中是很难培养。只在TIL静注期间和静注后1小时的样品中能够选出抗G418的TIL细胞系。NeoR-TIL细胞混合时,TIL的标准浓度低于1%,并能选出在G418培养基中可存活的TIL细胞,基因标记TIL是不能存活的。当G418浓度降低或增高时,抑制NeoR-TIL生长的死TIL会产生毒性。

NeoR标记TIL也可在G418培养基中生长。美国分析了T细胞受体β链的异质性。在肿瘤中TIL增生有共同的特征。但是,在G418培养基中可选择到TIL细胞种。在肿瘤组织中发现了TIL。在活组织里可选择到TIL亚种。因此,从肿瘤活组织中分离到的标记TIL亚种不伴有临床反应。由于基因转移没有病理学特征,所以基因转入病人体内是很安全的。从血液和肿瘤中能够分离到标记细胞。

在TIL治疗上,其它基因标记方法有新发展。匹兹堡大学研究认为,用相同的基因标记方法治疗肿瘤增生,TIL是特异“部位”。半量聚合酶链反应(PCR)和标记TIL反应相比较。加利福尼亚大学认为,TIL特异部位是标记CD4TIL和CD8TIL。媒介物是LNL8和GIN40。PCR分析表明,相同特征的新媒介物能够识别各种探针。

ADA基因治疗

腺苷脱氨酶(ADA)基因治疗有两个目的。一个是临床目的,用正常人ADA基因治疗能够恢复ADA缺乏严重联合免疫缺陷(SCID)患者的体液免疫系统和细胞功能。另一个是技术目的,在体内能培养存活自体T细胞,且嵌入基因可持续表达。

ADA基因治疗已经有较长的历史。最早是应用于治疗β型地中海贫血。基因治疗是用矫正细胞治疗遗传病的早期症状。在病人体内矫正细胞能够生长,缺损DNA代谢的突变能抑制细胞分裂。缺损矫正可产生正常分裂的矫正细胞,且抑制非矫正细胞的缓慢分裂。

由于缺乏ADA、嘌呤核苷磷酸化酶(PNP)和次黄嘌呤鸟嘌呤转磷酸核糖基酶(HGPRT),引起的3种疾病是ADA缺陷、PNP缺陷和HGPRT缺陷。骨髓移植是引起ADA缺乏的原因。移植1年后,除自体血细胞外,T细胞治疗获得成功,对异体血细胞有排斥现象。因此,可用ADA正常T细胞治疗ADA缺陷。最早应用基因治疗ADA缺陷,骨髓细胞转导没有自体T细胞转导佳。

ADA基因治疗是白细胞转移。单核细胞能激发T细胞的活性,且促进生长。T细胞有潜伏反录病毒媒介物LASN(正常ADA基因和NeoR基因转移)的作用。

这种方法的识别理论是:T细胞局部分布,独特抗原能够激发正常T细胞附着的抗原变异。因此,经长期培养,多数T细胞能生长。单一治疗方法(TIL免疫治疗)会缺乏单核细胞,造成T细胞免疫系统缺陷。

1990年9月,基因治疗开始应用。一个患ADA缺陷的4岁女孩,静注自体基因矫正T细胞。用酶替代物〔聚乙二醇(PEG)-ADA结合物〕治疗了2年。另一个患者是9岁女孩,1991年1月开始治疗,11次静注基因矫正自体T细胞。2个患者每周坚持注射PEG-ADA。

这种方法可用于临床治疗。2个患者治疗后,有较好的临床效果。自体ADA基因转移和细胞静注对血统没有影响。早期静注治疗时,ADA缺陷T细胞系的半衰期为30~35天。PCR分析表明,ADA矫正T细胞系的半衰期是很长的。新鲜血液和ADA基因表达实验表明,ADA水平能够稳定地增加。嵌入ADA基因能持续表达。

仅成T细胞转导,免疫系统还是有缺陷。两个患者没有恢复正常,抗原皮肤实验也没有发现阳性。常用治疗方法是基因矫正外周血液干细胞(CD34强化细胞)和基因矫正正常T细胞同时应用。高强化细胞和干细胞都有CD34表面抗体的免疫选择和ADA媒介物转导的功能,可促进反录病毒介导基因转移。2个细胞系有不同的ADA媒介物转导。研究表明,CD34强化细胞的作用比正常T细胞强。近来,灵长类动物实验证明,从反录病毒介导基因转移动物的骨髓中分离到的干细胞有全能转导的作用。

这种治疗方法有3种技术理论:1. 基因标记淋巴样和骨髓细胞样血细胞是外周血液CD34强化细胞衍生来的。原始淋巴样和原始骨髓细胞样血细胞是CD34强化细胞系;2. 淋巴样和骨髓细胞样细胞是同一转导原始细胞衍生来的,是干细胞基因转移的结果;3. 在循环中能检测到基因标记原始细胞。由于干细胞转导,在患者终生都可检测到基因标记原始细胞。

临床效果:1. 基因矫正CD34强化原始细胞系的临床效果比基因矫正正常T细胞系佳。2. 基因矫正CD34强化细胞有免疫预防的作用。

在米兰,开始应用基因治疗方法治疗类似ADA缺陷。1992年3月,用ADA基因矫正外周血液T细胞对5岁男孩进行治疗。4月,再应用ADA基因矫正T细胞和基因矫正原始强化骨髓细胞混合治疗。

癌基因治疗

最早的癌基因治疗法是由NeoR/TIL基因标记方法演变来的。TIL修饰基因是安全的。新治疗方法是应用肿瘤坏死因子(TNF)基因。TIL治疗恶性黑瘤恶化的效果好。

TNF是强抗癌因子。TNF基因可转入TIL,高剂量TNF有副作用。从肝脏、脾脏和肺中可分离到大量的TIL细胞。TNF外基因是异组织促进剂,并产生大量毒性异位TNF。肝脏及其它器官中TNF可产生轻微毒性。基因转移对血统没有影响,TNF没有明显的毒性。

基因转移的两个优点是:1. TIL或肿瘤独特T细胞基因治疗是有很好的效果;2. 肿瘤细胞附着基因能抑制机体免疫系统功能。肿瘤细胞有TNF基因或IL-2基因。一些T细胞激动基因能够产生抗肿瘤免疫介导系统。腹部皮下或真皮内注射细胞激动素,能分泌自体肿瘤细胞,且促进T细胞生长。T细胞能治疗IL-2缺陷。这些“肿瘤疫苗”可保存1年。

其它治疗方法

基因治疗:1. 密执安大学提出,从高脂蛋白血(LDL受体基因缺陷引起的)患者能获得低密度脂蛋白(LDL)受体基因肝细胞。把肝细胞注入患者的门静脉中。2. 华盛顿大学应用细胞治疗后天免疫缺陷综合征(AIDS)并发症。把自杀基因转入细胞毒素T细胞,能引起免疫预防,但T细胞有毒性。3. 中国应用基因治疗方法治疗血友病B。反录病毒媒介物抑制IX因子基因可促进自体皮肤成纤维细胞的生长。实验表明,IX因子还不能应用。

基因标记:1. 在白血病和成神经细胞瘤患者的自体骨髓移植中,应用基因标记研究骨髓恢复和复发机理。若白血病细胞是由骨髓移植产生的,必须切除。切除会损坏健康的骨髓细胞,导致了恢复慢。实验表明,复发对骨髓移植是有影响。在复发期发现了标记肿瘤细胞。骨髓细胞是基因标记细胞。在复发时,能够发现基因标记细胞。现在,基因标记细胞应用于诊断患者的早期复发。

2.标记急性肝衰竭的肝细胞。贝勒医学院提出,在异组织肝细胞中嵌入标记NeoR基因,把肝细胞注入不健全肝中,维持基本的肝功能,但有效期短。

安全的顾虑

基因治疗安全吗?关于反录病毒介导基因转移和临床治疗的安全问题已有报道。106只同龄猴子和23个同龄患者发现了反录病毒介导基因转移。基因转移没有发现病理变化。

辅助病毒感染骨髓移植和基因转移的动物后,3只猴子出现恶性T细胞淋巴瘤恶化。辅助病毒可直接引起淋巴瘤。

伦理和社会舆论

体细胞基因治疗引起了伦理和社会上的争论。体细胞基因治疗方法能够治疗严重的疾病,是符合人们的伦理观念。医学认为细菌系遗传控制会损害后代。治疗愈合后,还会出现意外问题。矫正缺陷基因的方法是同种基因重组。当嵌入正常基因时,细菌系变异是有危险的。

医学上的争论,涉及到哲学、伦理和宗教。研究证明,细菌系基因治疗是安全的。有人认为,基因转移对人体是有促进作用的。

展 望

将来怎样发展基因治疗?从患者体内分离出细胞、嵌入基因和反复基因矫正细胞,这种方法的特点是技术性强,费用昂贵,不易推广。研究人员认为,将来,基因治疗要广泛应用于治疗疾病。

基因治疗的主要目的是维持人体健康。给患者直接注射类胰岛素药物是安全的,并有很好的效果。把遗传信息转移到基因组中,能调节正常的生理功能,反录病毒、病毒和合成(或3种结合)产生的媒介物型是有很好的效果。人类基因工程的应用是把完整的遗传信息转入细胞中。基因治疗不仅用于治疗疾病,还可预防疾病。

[Science,1992年5月8日]