寻求理想的基因运载系统,有时看来是一种不可能实现的梦想,过去的8年之中,许多科学家为了把基因送入细胞,曾经把健康的基因装进病毒。他们试验过一大批令人眼花缭乱的和极富想象力的,各种各样具有可能性的病毒载体,打算从中找出一种把高效率和适度安全结合在一起的病毒载体——但是所有的探索都不圆满,因为要有效就会不安全。问题的原因之一是每种处理方法,都是把DNA包装在病毒壳内,这就是说病毒的基因,也随着治疗基因转入了细胞,不过,来自美国查普尔希尔北卡罗来纳大学和奥地利维也纳分子病理研究所的一个科学研究协作组宣布,现在有一种新的载体,在利用病毒的力量进入细胞的同时,钝化了病毒的基因,他们把DNA钩在病毒的壳外,代替了把DNA装在病毒的壳内。豪斯顿贝勒药学院的基因治疗专家萨维奥 · 伍(Savio Woo)说:“这是一种完全不同的处理方法,由于没有病毒的顺序,我们就不必为安全问题而担心了。”
美国查普尔希尔北卡罗来纳大学的戴维 · 柯里尔(David Curiel),埃德 · 休(Ed Hu)及其同事们,和他们在奥地利维也纳分子病理研究所的协作者欧内斯特 · 瓦格纳(Ernst Wagner),马特 · 科腾(Matt Cotten)及马克斯 · 伯恩斯蒂尔(Max Birnstiel)在《人类基因治疗》四月号的报道中,介绍了这种新载体,除了具有潜在安全性的优点外,还比传统的病毒载体携带更多的DNA。
然而,正因为它是一种创新,对于已经建成的论题来说,这个“新的”载体,只不过是一种技术上的变异——哪怕是很有魅力的一种。实验室中的研究者们,治疗类似囊性纤维变性的呼吸疾病时,只对使用过的同样病毒——腺病毒——感兴趣,因为它能把排列在呼吸道上的上皮细胞作为靶子,但是,直到如今腺病毒仍有一个大缺陷。即柯里尔提出的“腺病毒的好处在于能根据我们的需要进入细胞,坏处是带进了自己的基因。”所以,他和伙伴们决定“在一种可以选择的方式中利用”病毒能够“进入细胞的特点,而完全避免病毒基因潜在的害处。”
柯里尔指出,病毒的外层蛋白质壳就具有进入细胞的能力,完全不需要病毒的基因或者利用它来促进该系统的效率。所以,柯里尔和他的同事们既不必除掉,也不必钝化腺病毒的基因。因此,真正的创新就在于他们决定用一个化学链,把DNA栓在病毒的外壳上。
运输者包含有病毒和它所栓着的DNA,经由一个表面受体进入细胞,并通过正常的细胞吸收和运输过程进入细胞核。在细胞核中,治疗基因有时会随着原来寄主的基因一道表达。试管的研究中表明,进入的基因会与最好的传统的基因运载系统竞争,而在一个高水平上表达#柯里尔和他的同事们被他们开发的系统的多变性搞得目瞪口呆,以至柯里尔说:“这个系统尽其所为,既有可塑性又有适应性。”
部分多变性来自把DNA栓在病毒外壳上的衔接物。该衔接物由一个专门对腺病毒有特效的抗体分子和病毒联结着,在抗体的另一端是以赖氨酸为单位做成的链。柯里尔解释说,赖氨酸和核酸结合是自发的和杂乱无章的,所以差不多任何一个核酸——不仅是DNA,而且还有RNA—都能固定在病毒上。这就可能使该系统对抗病毒治疗十分有用,就像基因治疗那样需要反向RNA。
把DNA放在壳外还有其它的好处。因为,直到目前,病毒壳内能够装载DNA分子的容量有限,就像一只塞得过满而快要裂开的手提箱。大多数病毒运载分子的能力不会超过7,000个碱基——稍稍多于不带调节区的囊性纤维变性基因。与其相比,柯里尔和他的同事们用新的载体,却成功地运载了DNA的48,000个碱基。现在他们更进一步地试验,用酵母人工染色体作为运载系统,它们能包容数10万个碱基。
仿佛一切都很完备了,但不论哪一种病毒载体的真正试验场所,都在动物范围内——这是柯里尔模式尚未逾越的一道障碍。加利福尼亚州拉乔拉萨尔克研究所的基因治疗专家因德 · 弗马(Inder Verma)说:“那么在试验中是否能取得活体内治疗基因的表达和治愈一种疾病,还有另外一种引起兴趣的方法。”而腺病毒的下降趋势,是因为异种病毒在它们寄主体内,停留时间很短暂,腺病毒为6周而反转录病毒为一生。但是,柯里尔说这个系统能容许运载如此多的DNA,甚至其顺序能够永久性地结合进基因组,从理论上说就是加入了治疗基因。新的载体如此引人入胜,无疑会使其许多理论上的可能性得以迅速试验。
〔Science,1992年4月〕