基因編輯治療心血管病的倫理問題

張 珉,王洪奇

(山西醫科大學人文社會科學學院人文醫學教研室,太原 030001;*通訊作者,E-mail:telefriendme@msn.com)

心血管疾病是危害人類健康的主要疾病,不僅降低了人們的生活質量而且嚴重威脅到人們的生命安全。全球由心血管疾病所造成的死亡占全球死亡總數的31%,并且呈持續上升的趨勢[1]。我國心血管疾病的患病率同樣處于持續上升階段,2015年由于心血管疾病引起的死亡占全部死因的43%,目前我國大約有2.9億的心血管疾病患者[2]。傳統的治療方法在疾病的治療中具有一定的局限性,心血管疾病藥物、介入和手術的治療僅僅只能緩解其癥狀,減緩心血管疾病的發展速度、改善預后,因此我們迫切需要一種新的治療方法來解決這個問題。

隨著基因組學、分子遺傳學和生物科學技術的迅猛發展,心血管疾病致病基因的發現和基因治療技術的應用都取得了突破性的進展,這為基因治療心血管疾病提供了堅實的科學基礎。基因治療在心血管疾病的預防和治療上發揮著極其重要的作用,目前該項技術對于疾病的防治正處于實驗階段和初期臨床試驗階段。由于心血管疾病病因的復雜性、臨床表現的多樣性和治療的長期性等特點,使得基因治療在心血管疾病領域的應用具有一些特殊的倫理問題。為了促進基因治療在心血管領域的健康發展,我們將從科學性和倫理問題出發對該項新技術的應用進行討論。

1 基因治療心血管疾病的現狀

在實現基因治療心血管疾病的過程中涉及到3個重要的技術問題：一是目的基因的尋找,即心血管疾病相關基因的精準定位,包括體內靶細胞的定位和細胞內致病與相關基因的定位；二是載體的選擇及優化升級,選擇免疫源性低、轉導效率高、表達時間長的載體進行轉運；三是基因編輯技術的完善,目前基因編輯技術眾多,如以ZFN和TALEN為代表的序列特異性核酸酶技術、CRISPR/Cas9技術等。

1.1 心血管疾病的相關基因

心血管疾病的相關基因從目前的研究來看可以分為兩大類。一類是造成先天性心血管疾病的遺傳突變基因,這類基因直接導致疾病,這些與遺傳相關的心血管病包括家族性高膽固醇血癥、早發心肌梗死、擴張型及肥厚型心肌病、長QT綜合征(long Q-T syndrome,LQTS)和馬方氏綜合征等。例如家族性高膽固醇血癥(familial hypercholesterolemia,FH)是常染色體顯性遺傳性疾病,具有單基因遺傳的特點,目前已知的三個致病基因分別是LDL受體的基因突變、apoB的功能缺陷和PCSK9基因突變[3]。直接對這些致病基因進行編輯,從而糾正其表達,是這類疾病基因治療的思路。

另一類是對人體的心血管系統有保護作用或損害作用的基因。可以是載入某種基因,使該細胞具有原來不具有的某種特性或能力,如將骨骼肌同系基因MyoD轉染到成纖維細胞后,成纖維細胞具有了骨骼肌一樣的收縮特性,這樣就可以增加壞死后修復細胞的收縮能力,保證心臟的正常功能[4];同時也可以增強保護性基因的表達,如向動脈內膜細胞導入NO合成酶基因,從而抑制內膜增厚,降低血流阻力來治療高血壓等疾病[5];人為地使有害基因產生無義突變,從而降低其表達產物,如利用基因治療抑制PCSK9基因的表達,可直接降低血液中膽固醇的含量[6]。這些都是基因治療心血管疾病的可靠途徑。

1.2 基因治療的載體

用于基因治療的載體包括病毒載體和非病毒載體。非病毒載體是利用胞吞機制把攜帶DNA的配體運送至靶細胞,雖然沒有傳染性,但是導入效率低,基因表達時間較短[7]。病毒載體包括腺病毒、腺結合病毒、逆轉錄病毒等,這些病毒載體雖然轉染率較高,表達時間相對較長,但都具有一定的安全隱患,如傳染性、免疫源性等引發機體的炎癥反應,造成靶細胞的死亡,另外逆轉錄病毒還有活化癌基因誘發癌癥的風險[8]。

1.3 CRISPR/Cas9基因組編輯技術

成簇規律間隔短回文重復序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)/Cas9系統基因編輯工具已被廣泛應用于修改動物受精卵和人類細胞的基因模型,并在基礎研究和臨床應用上具有巨大的前景[9]。但是該技術存在一定的脫靶率,使得疾病治療的有效性和靶細胞的存活率甚至器官的正常功能和機體的生命安全受到威脅。所以我們的工作重點就是提高CRISPR/Cas9平臺的保真度和特異性。但是基因編輯技術脫靶率的檢測涉及到對所編輯個體的細胞進行全基因組的測序,所以在提高編輯效率研究的同時需要特別注意法律規定、知情同意、信息保密等一系列問題。

2 基因治療心血管疾病所面臨的倫理問題

2.1 不傷害原則

不對患者或受試者造成身體上的傷害需要建立在該治療方法科學性的基礎之上。心血管疾病的發生是多種因素共同作用的結果,除遺傳因素外,環境因素也起了極其重要的作用。一種疾病的發生可以是單個基因突變的結果,也可以是多個基因突變的共同作用,這給致病基因的精準定位增加了難度。同時計量和效果的對應,個體之間的差異都會影響其治療的有效性。例如在未明確基因編輯調節血壓的精確性之前對患者進行治療,可能會引起血壓的驟升驟降,甚至引起低血壓休克或者高壓腦出血,威脅患者生命。

在目前研究基因治療高血壓疾病的實驗中,科學家們通過將激肽酶原、心房鈉尿肽、腎上腺髓質素和內皮一氧化氮合酶等多種舒血管物質的基因進行轉導,都可以引起高血壓大鼠模型的血壓降低[10]。而在臨床中,高血壓疾病降壓治療的首要原則是穩,即通過藥物和飲食鍛煉使血壓平穩下降。所以機體對哪種治療方案敏感,應該選用哪種基因進行轉導,選擇一種還是多種基因靶點進行治療,它們單個作用的量效關系和多個基因共同作用的量效關系的充分研究是保證患者和受試者不受傷害的關鍵。

2.2 有利原則

基因治療心血管疾病的目的是治療疾病,預防心血管疾病高危人群的發病。那么預防和治療的指征是什么?以高血壓為例,是對具有高血壓疾病家族史的人群還是對檢測攜帶有高血壓疾病易感基因的人群,是對出現有亞臨床癥狀的健康人還是對同時滿足這些條件的人群進行預防?血壓水平、罹患年數、是否伴有并發癥、并發癥的多少都是判斷是否采用基因治療的關鍵因素。只有確定了這些,分別劃分治療和預防的界限,預防性的基因修飾和基因增強之間的界限,才能充分保證患者或受試者的利益。

我國法律規定體細胞基因治療現只處于試驗階段,不宜大規模進行,不能在生殖細胞、胎兒體細胞進行臨床試驗。但是遺傳性心血管疾病在早期就會導致機體功能衰退,甚至流產,所以對發育中的胎兒進行基因治療能夠取得更好的效果。據推算我國先天性心臟病患病人群已達200萬[2],該類疾病越來越高的患病率已給社會造成了極大的負擔。基因治療在胚胎或胎兒應用的倫理爭議與社會整體利益的平衡、法律規定與臨床最佳效果之間沖突的解決,不僅僅需要依靠臨床指南,更需要社會達成共識。

2.3 尊重原則

心血管疾病患者大多都是“老病號”,對于“久病成醫”的他們,大多適應和掌握了傳統的治療方法,甚至建議和指導新入病人。這種縱向的經驗積累和橫向的感受交流,會增加病人的依從性和治療的信心,患者會更傾向于選擇這種更加開放、熟悉的傳統治療方式。另外,心血管疾病的好發年齡決定了患者大多數是一些將要退休或者已經退休的老人,新的社會角色和生活方式使得他們迫切的需要別人的關心和關注,不影響自理能力的疾病狀態使他們獲得了更多的來自配偶、子女、朋友的關心。基因治療的目的是彌補傳統治療方法緩解癥狀的局限性,達到根治疾病的目的,這種徹底治愈可能會剝奪他們作為病人被照顧的權利。

在檢驗優化基因編輯工具的過程中,為了測定編輯工具的脫靶率,就必須對試驗者進行全基因測序。預防性的分子遺傳學病理診斷同樣需要對個體的遺傳信息進行檢測。基因治療在實現個體化醫療的同時,被測者的生物遺傳信息面臨著商業化的風險。保護好患者的隱私,處理好試驗中的意外發現,避免造成基因歧視,影響患者的社會角色和基本權益。由于基因治療的專業性,能否做好知情同意,使患者和受試者理解該技術可能引起的生理和社會效應,是個非常嚴峻的挑戰。

2.4 公正原則

從宏觀角度來講,自2004年開始,心腦血管疾病住院總費用的年均增長速度已經遠高于GDP增速,這種增長除了不合理用藥外,主要來自住院服務需求的增加[2]。基因治療從目前來看同樣需要高額的投入,傳統常規醫療實踐和與新興療法的整合,是否會減少社會在心血管領域的醫療投入,除了要依賴于該技術的發展與成熟,更需要后期做大量的工作,以完善制度流程。政府是否應該資助該領域的研究和治療,是否應該將其列入基本的醫療保健,這關系到基因治療心血管疾病的發展速度和發展方向,更是社會公正的問題。

從微觀角度來講,基因治療使得我們能夠早期預測和干預疾病,能夠在個體發生疾病之前,為其制定維持健康的方法和策略。這種戰略性保健計劃的制定和疾病的預防,是否會在經濟水平階級化的基礎之上引起健康水平階級化,都是我們需要關注的。我們需要制定一些規則來確立具有什么特征的人群可以得到這種資源,例如醫學標準的制定,年齡和患病年限范圍的確定,癥狀和治療方式的匹配等,以確保資源分配給真正有需要的人,保證分配的公正性。基因治療在確保實現患者個體化醫療的實現過程中,避免造成個體之間的醫療服務差異。

3 基因編輯的最新發展

3.1 基因編輯使用廣泛性的突破

隨著CRISPR/Cas9的不斷發展,科學家們不斷提高了其對DNA改造的精確性。過去它通常被用到微生物、動植物和人體的離體非胚胎細胞中,2015年中山大學生命科學院博士利用該技術修改人類三核受精卵細胞基因引起了世界的廣泛關注和倫理學家們的深入討論[9]。目前,在國內外的一些網站,任何人都可以購買到CRISPR/Cas9試劑盒,這使得非專業人士也能夠使用該技術對基因進行編輯。更多人的參與使得該項技術在治療應用領域取得突破性的進展,但同時也增加了人們對于其危害性目的應用的擔憂。CRISPR更多的面向廣大公眾,揭開了基因編輯的神秘面紗,無論在技術知識的傳播還是技術的操作性方面都取得了突破性的進展。與此同時,對于政策制定和監管人士來說,他們的工作對象也不應該局限于科學家們,而應該將更為廣泛的人群納入其中,以保證基因編輯正向發展的良好環境。

3.2 基因編輯的人體試驗進展

2017年11月份Sangamo公司公布了啟動全球第一例人體內基因編輯的臨床試驗,該公司使用設計針對患者的肝臟細胞的特定基因進行編輯,用以治療由于IDS酶缺陷所引起的X染色體隱性遺傳性疾病,即Hunter綜合征[11]。目前,AAV6介導的編輯蛋白質組分在肝臟特異性驅動因子的協同下具有極高的效率,大幅度地降低了脫靶率,但是在心血管領域該項編輯技術的精準性還存在不小的挑戰。一方面我國鼓勵基因編輯方面的基礎性研究,國外的試驗同時給予我們一定的參考和方向。另一方面人體內基因編輯試驗治療亨特氏綜合征患者的首次嘗試,為其在心血管領域的應用提供了研究方向的指導和試驗可行性的信心。

4 展望

基因治療心血管疾病有其獨特的意義,同時也面臨著一些特有的挑戰。我們在致力于尋找靶基因,提高轉導載體的安全性、有效性、穩定性,優化基因編輯精準性的同時,一定要正確認識到其中存在和應該重點關注的倫理問題。在這個新型治療方法發展過程中應參照倫理學原則,促進基因編輯治療心血管疾病實踐的科學性、合理性,總結反思發展路程中的問題,充分保護患者和受試者的生命健康權,維護醫療資源宏觀和微觀分配的公正性,以引導基因治療心血管疾病的健康發展。倫理學評價著科學的進展,規范著基因治療的實踐,并引導其向著正確的方向發展,為科學研究轉化為臨床實踐開辟道路。同時基因治療在心血管領域的發展豐富了現代倫理學的內容,促進人們對倫理學的進一步思考和完善。二者相輔相成共同推進基因治療在心血管疾病中的研究進展和臨床應用,以確保人類安全,提高患者的生命質量。

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