基因療法是怎麼實現的

導讀：基因療法 （1）定義與由來 科學家最近在研究基因上的進展，已能夠通過改變病人的遺傳物質來抵抗或預防疾病。基因治療的一個目的就是給帶有缺損基因的細胞提供健康基因。利用這一革命性的方法，醫生不必用藥物來治

基因療法
（1）定義與由來
科學家最近在研究基因上的進展，已能夠通過改變病人的遺傳物質來抵抗或預防疾病。基因治療的一個目的就是給帶有缺損基因的細胞提供健康基因。利用這一革命性的方法，醫生不必用藥物來治療或控制基因紊亂導致的疾病，而是通過改變病人某些細胞的基因結構來解決根本問題。

人類許多主要的健康問題都受基因功能的影響。將來，基因療法可以用來治療這些疾病。從理論上講，基因治療可以改變生殖細胞（精子或卵子），從而防止基因缺陷傳給後代。但是目前，種系(germ-line)基因治療不僅受到倫理問題和社會問題的困擾，而且技術上也存在問題。

為了達到基因治療的目的，需要把產生有用物質的基因導入病人細胞的DNA中。例如在血管手術時，把產生抗凝結作用的基因插入血管內層細胞的DNA中，用來防止具有危險性的血塊形成。

隨著分子生物學的發展，使用基因轉移的方法，可以節省許多人力和物力。它可以簡化收集大量基因蛋白質產品、提純產品、製成成品及應用的過程。然而，基因治療目前尚處於試驗階段。得到認可的試驗還很少，而且試驗時間也不長。

基因治療發展史上的關鍵一步是James Watson和Francis Crick在20世紀50年代發現了DNA的結構。其它重大進展包括60年代破譯了基因密碼和70年代發現了限制酶，這些發現使得研究人員可以把某種基因從DNA上分離出來以及發展DNA重組技術。 80年代，首先發展了使用逆轉錄酶病毒和淋巴細胞的基因轉移系統。目前，基因傳遞系統已成形，而且前途無量。

（2）實驗基本步驟
當前的某些試驗是從病人血液或骨髓中取出細胞，放在實驗室合適條件下培養，以利於它們的繁殖。然後把所需的基因借助於功能已喪失的病毒導入細胞，選出改良成功的細胞，促進它們的繁殖，再把它們放回病人的身體；另外一些情況是直接用脂質體（脂肪微粒）或功能喪失的病毒，把基因導入病人身體的細胞中。 （3）治療的疾病
目前在美國及其它國家，大量的臨床試驗正批准用來檢驗基因治療。研究人員試驗用基因療法來治療基因紊亂，如腺苷脫氨酶（ADA）缺乏症、膀胱纖維症和家族性血膽脂醇過多症（血清膽固醇高）；血友病等遺傳病；惡性黑素瘤、神經細胞瘤、白血病、腎癌、卵巢癌和腦癌等癌症；以及肝功能衰竭和艾滋病等。

1、腺苷脫氨酶（ADA）缺乏症：
腺苷脫氨酶（ADA）缺乏症是一種很少見的基因疾病。正常的腺苷脫氨酶（ADA）基因可以產生一種叫做腺苷脫氨酶的酶，而這種酶是人體免疫系統有效運行的基礎。患有腺苷脫氨酶（ADA）缺乏症的病人沒有這種基因完整無缺的複製品，而他們有缺陷的複製品不能產生有效的腺苷脫氨酶（ADA）。

腺苷脫氨酶（ADA）缺乏的孩子一生下來，就患有嚴重的免疫缺陷，很容易被嚴重感染。即使是最輕微的病菌性疾病，也會引起可怕的後果。如果不及時治療，這種疾病會導緻小生命夭折。雖然可以替換腺苷脫氨酶（ADA），但效果很有限。

腺苷脫氨酶（ADA）缺乏症被選為人類第一個批准的基因治療試驗有幾個原因。首先，這種疾病是由單個基因的缺陷所引起，因此增加了基因治療成功的可能性。其次，這種基因控制很簡單（千篇一律），不像其它許多基因那樣控制複雜。最後一點是，雖然正常基因產生的少量酶在臨床上就有作用，但是量大也沒有什麼害處。因此，腺苷脫氨酶（ADA）產生的量並不需要精確控制。

腺苷脫氨酶（ADA）基因治療試驗開始於1990年9月，兩個小孩接受了治療，取得了令人滿意的效果。
最初用來治療患有腺苷脫氨酶（ADA）缺乏症的病人的基因療法是定期給病人輸入自體經過改良的T型淋巴細胞。

這些白細胞被放在實驗室裡，用白細胞間介素-2（T型淋巴細胞製成的生長素）和單克隆抗體（在實驗室製成的有特定目的的）作營養劑進行組織培養。人體正常的腺苷脫氨酶（ADA）基因借助於載體（一種遺傳工程上用的功能已喪失的老鼠逆轉錄酶病毒）被導入T型淋巴細胞。

篩選出成功轉變（遺傳上已改變）的細胞並培養10天左右，以增加它們的數量。然後把這些細胞象輸血一樣通過靜脈輸入病人體內。

在研究的前10個月，整個過程（取出T細胞；在實驗室進行修正；再輸回病人體內）每隔6-8週重複一次。 10個月過後，再繼續每隔6-12個月進行細胞輸入一次。試驗結果顯示，這兩個小孩的免疫功能都有很大提高。

最近，研究人員對其中的一個小孩進行改變基因的骨髓幹細胞治療。幹細胞是可以產生各种血細胞並具有自我更新能力的“母”細胞。改變了遺傳物質的干細胞可以完全且永久糾正許多血液和免疫系統的紊亂，而改變了遺傳物質的白細胞僅能部分糾正這些病症，並需重複治療。

科學家還不清楚怎樣把乾細胞從骨髓中分離出來。但他們已開發出骨髓和外圍循環血液營養豐富的方法，使這些重要細胞的濃度得到提高。

臍帶血含有豐富的干細胞。目前，研究人員正在用取自臍帶血液並已改變了基因的干細胞，對三個剛出生不久的患有腺苷脫氨酶（ADA）缺乏症的嬰兒進行治療。

2、癌症：
科學家正在研究從基因的角度來改變抵抗癌症的免疫細胞。他們設想用抗癌基因“武裝”這些細胞後再送回人體，以便能更有力地攻擊癌瘤。按照這種思路進行的臨床試驗正用於治療惡性黑素瘤。

從人體中取出癌細胞並進行基因改造，使它們免疫反應加強。然後再把它們輸回人體作為癌症疫苗。使用這種方法的各種臨床試驗都正在進行。

我們可以給腫瘤注入一種能使腫瘤細胞易受到抗生素或其它藥物攻擊的基因，使得藥物只殺死包含這種外來基因的細胞。由於不傷害其它細胞，因此治療的副作用很小。研究人員正在運用這種方法做治療腦瘤的試驗。

3、愛滋病：
基因治療可使免疫細胞對HIV（艾滋病病毒）產生抵抗作用，也能幫助病人提高免疫反應，從而破壞HIV以及受到HIV感染的細胞。

腺苷脫氨酶（ADA）試驗結果表明：基因經改變後的淋巴細胞或乾細胞對預防艾滋病患者免疫系統“失靈”有幫助。基因改變後的T型淋巴細胞可以阻止HIV擴散的試驗將很快在人體上進行。

（4）種系基因治療
體細胞是人體中不能生殖的細胞，例如皮膚和大腦的細胞。生殖細胞是人體中能夠生殖的細胞—精子和卵子，它們可以把基因傳給後代。雖然目前科學家還沒有掌握在遺傳物質上安全改變人體生殖細胞的技術，但是將來這種療法在技術上是可行的。

對於遺傳疾病，成功的種系基因治療有可能用很簡單的方法，就可以消除整個家族的基因缺陷，例如血友病。