基因療法治愈“泡泡男孩”

趙文慧　陳暉

科學家在2019年4月17日宣布：一種實驗性基因療法治愈了8名患有“X連鎖嚴重聯合免疫缺陷病”（簡稱SCID-X）的嬰兒（他們也被稱為“泡泡男孩”）。這種由一個特定基因變異引起的惡疾導致嬰兒自出生起就缺乏免疫保護，因此容易發生危及生命的感染。

在這種新的基因療法中，科學家利用一種經過修改的艾滋病病毒（簡稱HIV，它通過攻擊免疫系統而引發艾滋病）來為患者遞送經過修正的SCID-X致病基因。經過治療，所有患兒都產生了所需的免疫細胞（請參見相關鏈接《治療后免疫細胞功能恢復》），這讓他們能抵御人體每天都會遇到的細菌攻擊。在接受治療后大約16個月時，這些患兒發育正常，沒有出現與基因療法有關的副作用。但他們仍需接受更長期的監測，以確定基因療法長期有效且不會引起副作用。

SCID-X是由對正常免疫功能來說很重要的IL2RG基因的變異引起的。這種疾病很罕見，新生兒發病率為5萬分之一到10萬分之一，患者中95%為男性。該病通常可通過骨髓移植來治療，但要求骨髓供體是患兒的兄弟姐妹，供體的某些免疫蛋白必須與患兒的匹配。但只有不到20%的SCID-X患兒有這樣的供體，而來自親屬以外供體的骨髓移植通常效果不好，并且風險更大。

SCID-X患兒之所以被稱為“泡泡男孩”，是因為一個名叫維特的美國兒童。他在1971年出生時就患有SCID-X。他在世期間大部分時間都待在病房里一只透明塑料球中與世隔絕，目的是避免他無法抵御的感染和等待骨髓移植。12歲時，他在接受移植后不幸離世。

從出生就在泡泡中度過的“泡泡男孩”維特。

之前已有一些在治療SCID-X方面的基因療法嘗試，但這些療法都有嚴重副作用。例如，21世紀初一種基因療法造成多名患者患上白血病。在2019年公布的新研究中，科學家首先采集患者自身的骨髓，然后采用經過修改的HIV把一個正常的IL2RG基因插入采集的骨髓細胞，再把這些細胞輸回患者體內。在輸注之前，患者要接受低劑量化療，為新細胞在骨髓中生長制造空間。

基因療法的副作用之一是在把一個基因插入患者的DNA之后，緊鄰插入位置的那些基因可能突變，前述患上白血病的患者就發生了這種情況。但新療法采用了一些“絕緣子基因”，它們基本上能阻止鄰近插入位置的基因被激活，從而防止這些基因突變。科學家認為，這種新基因療法有可能為其他血液疾病（例如鐮狀細胞病）的基因療法研發提供模板。

SCID早期診斷

血液檢查可檢測B細胞和T細胞數目及免疫球蛋白水平，以及評估B細胞和T細胞功能。有專家推薦采用檢驗新生兒是否具有異常或太少T細胞（這被稱作T細胞受體刪除環）的驗血手段對全部新生兒篩查SCID。早期鑒定嬰兒是否患有SCID可能有助于防止他們在童年期死亡。醫生可通過基因測試來鑒定造成SCID的突變，并且因此有助于確定病情嚴重程度及預后效果。

基因療法之今昔

1990年，首個基因療法獲美國食品和藥品監督管理局（簡稱“FDA”）批準。

1999年，18歲的美國男孩杰西在接受基因治療后死亡，成為第一個在基因治療臨床試驗中被公開認定死亡的患者。死亡原因是使用的病毒載體引發了大量免疫反應，導致多器官衰竭和腦死亡。

2000年，基因療法治愈了2名患有SCID-X的法國男孩。

2002年，法國SCID試驗因4名接受基因療法的男孩在治療后患上白血病而被叫停。

2003年，中國深圳某基因技術公司研發的基因治療藥物獲批用于治療頭頸癌。同年，美國研究人員使用改良慢病毒（一種攜帶抑制復制基因的HIV，不會導致艾滋病）進行首次人體試驗并獲得成功。

2009年，患有罕見遺傳眼病、雙眼幾乎失明的一名8歲美國男孩在接受基因療法替換一種視網膜色素蛋白后，視力恢復正常。同年，兩名美國男孩接受基因療法后，其所患退行性腎上腺腦白質營養不良的情況不再惡化。

2010年，一名β-地中海貧血病成人患者在接受把校正后的B一珠蛋白基因插入制造血液的干細胞中的基因治療后，不再需要每月輸血一次來維持正常血液功能。

2011年，6名B型血友病患者在接受針對肝細胞的基因治療后癥狀減輕。

2012年，首個獲準的基因治療藥物在歐洲被用于治療脂蛋白酯酶缺乏癥。

治療后免疫細胞功能恢復

SCID-X是嚴重聯合免疫缺陷病（簡稱“SCID”）的一種。SCID屬于可能致命的原發性免疫缺陷疾病（簡稱“PID”）。SCID-X患者的體液免疫與細胞免疫同時存在嚴重缺陷，通常情況下T細胞免疫缺陷更突出。

SCID-X患者免疫系統異常表現為：T細胞、NK細胞缺如（缺如指缺少了原本機體內應有的物質，而缺少這種物質會導致某種病變）或顯著減少;B細胞數量正常或增多，但功能異常，導致免疫球蛋白產生減少和類別轉換障礙。近年來，PID發病機制及其在臨床治療方面的研究取得較大進展。尤其是隨著重癥醫學和免疫重建技術的發展，如果能及時控制感染并及早進行骨髓或干細胞移植，SCID-X患者就可能延長生存期，因此對患兒的早期診斷對治療來說很重要，而基因診斷已成為一種較好的早期診斷或鑒別方法（請參見相關鏈接《SCID早期診斷》）。SCID-X家族性遺傳的特點給患者親屬帶來極大的心理負擔，普通的染色體分析和免疫學評價無法用于女性攜帶者鑒別和胎兒診斷，而基因診斷是最佳的攜帶者檢測和產前診斷手段。

以往的基因療法僅能恢復T細胞功能。而在接受新療法治療3個月后，8名患兒中有7名體內產生了正常數量的免疫細胞，包括T細胞、B細胞和NK細胞。另一名患兒雖然第一次檢出T細胞水平較低，但在第二次輸注正常IL2RG基因后，T細胞水平大大提高。

2013年，美國研究人員利用基因療法治療異染性腦白質營養不良和小兒紫斑濕疹綜合征患兒。同年，5名SCID患兒被成功治愈，目前狀況依然良好。

2014年，抗生素西羅莫司問世，使治療劑量的基因能夠在不破壞細胞功能的前提下到達造血干細胞中，基因療法因此成為針對血液細胞疾病更有效且可以負擔得起的長期治療方法。

2017年，FDA批準基因療法用于治療對至少兩種治療方案無響應或治療后復發的特定類型成人大B細胞淋巴瘤患者。

2019年，FDA批準一項治療脊髓型肌萎縮癥的基因療法。這是目前世界上最昂貴的基因療法。

基因療法分類

離體基因治療 從患者體內分離細胞，把整合載體在體外導入這些細胞，進行基因工程改造，然后輸回患者體內。其適應癥為地中海貧血和鐮狀細胞貧血等。由于利用的是自體細胞，因而不會產生免疫反應，同時還可在體外篩選到高效轉導以及無脫靶細胞，實現高效安全的治療效果。但由于治療步驟繁瑣，細胞活力低等缺點，也有局限。此外，整合型載體的使用更易引起體內的隨機插入（即無法準確插入到特定位置），進而產生癌變，這也是亟須解決的問題之一。

在體基因治療 將非整合載體直接注射給患者，使得功能性矯正基因被遞送至患者體內，恢復疾病正常表型。其適應癥為先天性黑蒙癥、脊髓性肌萎縮癥和血友病等。由于這種治療操作簡便，因而對于一些體外無法培養的細胞類型來說是最優選擇。但由于體內編輯的不確定性，無法避免很多隨機整合或脫靶等事件，加之一些病毒載體還會使機體出現危及生命的免疫反應，因此開發和優化新型基因遞送載體系統，使治療基因能更安全有效地遞送到靶向細胞或組織，將大大促進基因治療在臨床應用中的進程。

不管是體內還是體外基因治療，理想載體的選擇是治療成敗的關鍵。理想載體應該具備以下特點：

1.有足夠空間來遞送大片段的治療基因;

2.具有高轉導效率，能感染分裂和非分裂的細胞;

3.能靶向特定細胞，且可長期穩定表達轉基因;

4.具有較低免疫原性或致病性，不會引起炎癥;

5.具備大規模生產能力。

這例基因療法治愈“泡泡男孩”的案例具有里程碑意義，隨著更多基因治療臨床試驗的進行，今后將會出現更多的基因治療藥物，更多類型疾病將不再是不治之癥。

基因治療所用主要病毒載體

反轉錄病毒載體 它可將RNA基因組反轉錄成雙鏈DNA，并整合到宿主細胞染色體中。

腺病毒載體 它是第一個為基因治療開發的病毒載體，1990年被批準用于臨床試驗。它于1953年首次從人類腺體組織來源的細胞培養物中被分離出來，因此被稱為腺病毒。

腺相關病毒載體 這是一類具有單鏈和無包膜的DNA的病毒，可感染分裂和非分裂細胞。