基因与基因治疗----彭朝晖-第2部分
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比如说肿瘤的发病情况,在我们中国你们可能还不太了解,就是肿瘤病人每年的发生率在我们中国要大于200万人,需要治疗的肿瘤病人每年大概有500万人。因为肿瘤病给我们中国每年带来的经济损失大于1500亿人民币。这些数字都是非常惊人的。比如在世界上肿瘤病人每年发生大于2200万人,每年因为肿瘤死亡的人数大于600万人。那么做肿瘤的一些药物,一些肿瘤治疗的药物,每一种的年销售额很多都是每年大于15亿美元以上的。这个市场它未来的前景是非常大的。
我们前面谈到了基因治疗的一些发展,基因治疗的一些基本概念,和基因治疗的用途。那么还有基因治疗到底是怎么做,人们有一些策略,就是总的来说分为一种体外的方法。所谓这种体外的方法实际上并不是在体外怎么做,而是需要用它的产品形式是一种基因工程改造过的一种细胞。把这个细胞导入到人体去。还有一种就是直接做成的基因治疗制品,可以直接注射。
在这些策略里面,第一个就是基因置换。比如说,这个体内有一个基因它出毛病了,或者发生突变了,有缺失了,可以把这个基因把它置换出去。这是最理想的基因治疗一种的方法,一种策略。
第二个就是基因修复。我们知道基因由这些核苷酸构成,或者叫脱氧核糖核苷酸构成,它某一个(核苷酸)发生突变以后,我们把这个换出去,就像这个墙这个地方有一块砖头坏了,我们把这块砖头拿出来,再弄一块新砖补进去。这也是非常理想的办法,但是目前实际上是很难做得到的。
第三种方法就是基因替代。这种基因替代也就是说体内有一种基因改变,我们用一个正常基因再把它导入进去。用正常基因去替代这个有害的,已经发生改变的基因,在体内发生共存。
还有一种就是基因失活。我们刚才说特别是肿瘤,肿瘤里有一些癌基因它激活了,我们需要把这个癌基因的活性失活,这样达到治疗肿瘤的作用。还有一些就是免疫调节基因的作用,也是大部分用于肿瘤的。我们现在知道有很多免疫调节的细胞因子基因都可以,很多都用于做基因的治疗。另外还有一些其它的方法。目前主要基因治疗的策略是基因替代治疗。
那么这个基因并不是像我们,比如说打青霉素,打到肌肉里边去,然后青霉素这个药物分子就可以通过细胞膜进到细胞里边去。当然青霉素是治疗细菌(病)的,可以通过细菌的细胞膜进去,然后杀灭这个细菌。但是这个基因,它是自己不能够进去的,你必须要有一个转导系统,把这个基因导入进去。所以基因要进到细胞里面去,需要有一个载体。那么这些载体是什么呢?也是通过不同基因工程的技术改造过的一些DNA,这些DNA可以来源于病毒,可以来源于一些其它的细菌,这样的话,可以把这个基因把它整合上去。
目前在用的载体里面有哪些呢?主要分为两大类。一类就是病毒载体。为什么要用病毒呢?大家知道病毒是经过亿万年进化以后,能够特异地感染人的细胞的一类活的生物,所以人们利用它的天性,就是感染的这个自然的属性,所以它的感染力是非常强的,如果你用天然病毒它是有危险性的,必须要基因工程的方法改造。怎么改造呢?就是我刚刚说的1971年人们发现的那个基因工程的〃手术刀〃,就是限制性内切酶,去把病毒DNA的某些部分切掉。
还有一种腺病毒载体,它是可以感染所有人的细胞的,而且它很容易制备,病毒的滴度很高,所以目前在肿瘤(基因治疗)方面广泛地在使用,还有心血管病,像冠心病、心肌缺血这样的(病)在广泛地使用。
我们刚才说到了载体,还有基因,现在用的基因也是非常多。我们把做出来的基因,可以叫目的基因。就是我要得到这个基因,这么长的一个,从细胞里边,30亿个核苷酸顺序里边我要得到某一段基因,就是你要得到的目的基因。那么我们在基因治疗里边可以把它叫一个治疗基因。那么这样一些治疗基因,比如说有抗原基因,一些细菌、病毒蛋白质的一些抗原,蛋白质的一些基因。还有一些就是抑癌基因,就是叫肿瘤抑制基因,用于治疗肿瘤的。还有一些细胞上的一些受体基因,还有耐药基因。比如说我们给肿瘤病人在进行临床治疗的时候,用化学药,用了以后细胞慢慢会对它产生抗药性,抗药性的机理就是在细胞的表面有一个基因,它可以把进到细胞里的药物,把它泵出来。那么我们可以用这样的一些抑制这种把药物泵出来的这个基因,然后去增加化疗药物的疗效。
还有用于治疗肿瘤的一些反义核酸,就是〃反义RNA〃,〃反义DNA〃去封闭一些基因,还有一些抗体基因,还有一些激素(基因)。比如说要治疗糖尿病,用胰岛素基因,还有治疗一些侏儒用的一些生长激素的一些基因。这个基因的种类是非常多的。
在基因治疗里边(的基因),到底是什么呢?应该说是具有治疗作用的,具有商业化价值的基因,那才能作为基因治疗当中的基因。我们知道在基因治疗的药物,现在我们讲到这个地方,大家应该明白,它有两个基本元件,一个就是载体,一个就是基因。
那么我们说这个基因治疗制品,和目前我们大家听到的基因工程药物(有什么不同呢)?目前我们称作的基因工程药物是什么呢?实际就是基因工程的蛋白质或者肽类,比如说胰岛素、生长激素、干扰素,EPO这样的一些东西,都是一些蛋白质。现在作为基因治疗的安全性主要问题是载体的安全性。目前人工改造的这些载体都是本着这样的一个安全的原则去进行的,同时既要让它安全,而且不能够因为你过分地追求安全,而影响了它的活性。这个往往就是这样的,你越让它安全,它的活性就越低。所以现在人们在大量工作里就是这样的。既让它安全,而且活性要高,要恰到好处。现在已经做了很多这样的一些载体,可以治疗基因,做成基因制品,用于临床实验。
我下面介绍一下基因治疗的临床实验。到目前为止,在全世界用于临床治疗的基因治疗方案已经超过了有600个。这些方案大部分都是在美国进行的,我们中国也有,用于做肿瘤的,做心血管病的,有做遗传病的,已经治疗的病人已经超过六千例。
那么从做这样的基因治疗一个很常规应用的一个学科,和这个的发展,最后还是要决定基因治疗制品的产业化,产业化能不能做。比如说这个工艺流程主要是用原料。因为我们生产东西做制品要有原料。这个原料最主要的实际上就是两个库,一个是细胞库,一个是种子病毒库。细胞库就是用于我们要繁殖这种基因治疗制品病毒的一种工厂,相当于一种工厂。这种经过基因工程技术改造的一种基因治疗制品,这种重组病毒,只能够在这种生产细胞里面去进行繁殖和扩增。我们就选定用这个细胞,而且这个细胞也是通过基因工程改造过的,在里边可以进行复制和扩增。另外你把种子病毒,做好了以后,就可以感染这种细胞。
主要工艺,像在生物反应器里面进行大规模的细胞培养技术,已经从第一代技术,就是贴壁细胞有血清培养,发展到它第二代的无血清悬浮细胞培养这个技术。还有这个纯化一般通过一到两步的柱层析,就可以把它纯化出来,而且我们要维持病毒的活性,生产要经过一系列的过程,要花时间,最后要保存,要通过运输,到医院要给病人使用,所以治疗这个病毒的活性必须要稳定,而且要能够维持一定的时间。还有这个质量的控制。一定要包括它的结构、纯度、活性,还有这个基因表达是不是正常等等一些指标。
大家知道做药的周期很长,经过统计,在《自然》杂志里面发表一千篇文章,可能只有一百篇文章去被开发,只有十个可能才能进入临床,只有一到两个最后才能成功。而且也经过统计,要做一个新药一般要花12年的时间,投入5亿美元左右才能做一个药。我前面介绍了一些基因治疗,那么基因治疗它的意义是什么呢?第一个它对医学科学的变革会发生很重要的作用。过去我们知道大家提到说〃头痛医头,脚痛医脚〃,这个东西实际上我们知道很多的疾病它就是局部疾病,比如说心血管病,冠状动脉缺血它就是这个地方堵了,你要打药以后,给他肌肉注射或者静脉注射,把这个药为什么要分布到腿上去,所以有些就是要头痛医头,脚痛医脚。
另外的话,我们知道基因治疗是用基因来治病的,它可以治本。所以就像我们说现在这个人类的遗传病估计可能有三千多种,但是人们现在真正认识的是非常少的,不足5%,大量的是不认识的。我们中医经常有时候还讲到,有些病很难说,说是手心发烧、脚心发烧,这是什么病呢?你很难讲,它也可能就是一种遗传病的表型,但是我们是不认识它。所以基因治疗真正的是可以达到治本。第一个意义就是对医学科学的变革将会产生非常重要的作用。
第二个基因治疗它是一个新的产业,是一个经济增长点。怎么来说呢?就是刚才我讲了,现在预计在2003年的前后,第一个基因治疗药物将会问世。如果一旦第一个基因治疗药物上市的话,会带动一批基因治疗药物的上市,会迅速形成一个巨大的产业。
另外在学术开展方面,很多基因治疗的学会,每年参加活动,对社会进行普及,对公众进行一些基本知识的传播等等。
主持人:好,谢谢彭博士,给我们带来这么深入浅出的学术报告。下面咱们首先看一看来自凤凰网站网友对您的提问。这位网友叫〃23对染色体条条会歌唱〃。23对染色体实际是46条,条条都会歌唱。首先感谢您带给我们基因知识,不管听得懂听不懂,至少我们获得了一个新知,那就是上帝是通过基因创造了人类。我的推论是上帝和彭博士一样,也是一位基因专家。上帝要不懂基因也没法创造人。我的问题是,基因应该是上帝给我们的一个关键的隐私吧,也就是说我们的生老病死的遗传信息全在其中,但是上帝对这些隐私是缄口不言的,但彭博士却把这些秘密发现出来,于是我们的社会面临着新的道德挑战。如果老板招聘时,要查验员工的基因图谱怎么办?保险公司为保护上保险时,对带有不利基因的人提高收费怎么办?彭教授考虑过这些伦理困惑吗?
彭朝晖:这个问题实际上提得非常好,是伦理学的问题,就是随着人类基因组计划的完成,以及这样一些基因技术,特别是基因遗传语言的破译,或者是基因功能的研究,人们会不断地分析基因的结构、功能,得到认识,最终有一天,要把所有的基因都搞清楚。就是说,我们刚才跟大家说了基因是什么?从学术上就是负责蛋白质的那些基因(DNA)顺序,最后搞清楚。那也就是你一个一个的基因。那么搞清楚了以后,不言而喻,每一个人最大的隐私是什么呢?不是你在银行里有多少钱,或者说我有一个什么样的事情,我不愿意跟别人讲是隐私,而且你最大的隐私就是你的遗传图谱,你的遗传背景。如果说你有什么遗传病在这个里边就体现出来。
这个问题一直是在社会,在学术界、在各个方面都非常关注的问题,总会有这么一天。但是老板要根据基因图谱来决定人,我们现在是不可能的。那么以后有没有可能会发生?我认为以后有可能发生。这个是不是触击了这个人的隐私,如果是到了那个社会的时候,他已经很惯常了。你来的时候就像现在拿毕业证,你要把你毕业证拿来,我再录取。到那个时候大家都很习以为常了,你来了,说把你的基因图谱拿来。那么我们现在认为他是侵犯隐私,到那个时候就不算了。
在这个意义上它还有另外一个方面,就是有一些人有他的遗传潜能。比如说在座的这些同学,你们到底有什么遗传优势,你们是不知道的。对吧?也没人知道。所以以后你在学习,或者你后天从事一些社会的活动,比如你大学毕业了以后,你考研究生,干什么东西最后总得要工作。你这种工作实际是盲目的,你说我有这个兴趣,这个兴趣还不一定是你的遗传优势。或者说我有这个兴趣,可能对你不合适。在田里面,一个种田的农民很有可能是一个将军或者是一个金融家。但是后天的社会实际上没有给他带来这样的机会,也可以说我们现在这个人群的大部分都是很平庸的。因为你不知道,你真正有