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在DNA中修正上帝的“笔误” | 上
发布时间:2019-05-02 来源:墨子沙龙 浏览:51






在非洲大陆上,很多黑人不幸患有一种令人闻之色变的可怕疾病。身患这种疾病的人,红细胞缺氧时变成镰刀形,失去输氧的功能,红血球特别容易破裂,进而造成严重贫血。病人往往生长缓慢、易被细菌感染,甚至严重时,这种病还会引起病人的死亡。人们把这种疾病称为镰刀形细胞贫血症。它在非洲黑人中的发病率最高,其他国家和地区也不乏这种病例。

遗传性疾病

在这种疾病被发现之后仅仅十余年,人们就意识到它是一种遗传性疾病。经过科学家的研究,渐渐弄清楚它的病因。原来,这种疾病是因为血红蛋白分子的缺陷造成的。科学家把镰刀形细胞贫血症病人和正常人的血红蛋白链都“切”成一段段进行比对,他们发现,镰刀形细胞的血红蛋白相对于正常血红蛋白,只是第6位的氨基酸发生了变化——谷氨酸变成了缬氨酸。仅仅一个氨基酸的不同,就令血红蛋白的形态和功能遭到极大破坏,病人不得不忍受缺血造成的各种并发症。




那么为什么这个氨基酸会发生变化呢?归根究底,是因为负责编码血红蛋白的基因的DNA序列发生了一个特定碱基分子的变异,从A变成了T。可见,在基因的天书上,仅仅一字之差,足以影响个体迥异的命运。

要知道,人类基因组DNA上有大约30亿个碱基对,其中很多都与人体的正常运作有着已知或未知、直接或间接的关系。所以说,正常的基因对人体的健康至关重要,而很多疾病背后都或多或少与基因的缺陷有关,就像上帝的笔误一样影响着无数人的身体健康。

于是,人们很自然地想到,既然是基因引发的问题,那咱们就该从基因的角度尝试治愈疾病——比如咱们给体内补充正确的基因,只要它能正常表达,患者不就能产生正确的蛋白了么。


历史上第一次真正的基因治疗

基因治疗有如此诱人的前景,科学家和医生的尝试就只是个时间问题。上世纪90年代,一名4岁的名叫德席尔瓦的小女孩因为不幸患有重症联合免疫缺陷病,得以“有幸”经历这一里程碑时刻。

重症联合免疫缺陷病的患者的确是很不幸的,他们从出生后一两个月内,就饱受这种疾病带来的极度痛苦:由于基因突变,患者的T细胞和B细胞发育异常,他们对细菌、真菌、病毒和原虫几乎毫无抵抗力,不得不面对无休无止的感染,皮肤、呼吸道、消化系统都不能幸免,通常还有明显的生长发育障碍。他们中的一些人,甚至需要一直生活在塑料泡泡里,过着与外界隔绝的日子。

我们这位可怜的德席尔瓦,4岁的时候看上去像2岁的孩子,饱受重症联合免疫缺陷病的折磨,更加不幸的是,当时所有的通常方法对她都已经失效。于是,这历史上第一次真正的基因治疗,被她父母看作她最后的救命稻草,实施在了德席尔瓦的身上。




19909月的一天,医生把经过基因改造后的白细胞输回德席尔瓦体内,手术后,她的体内真的产生了氨基酸排列无误的蛋白。后来,这个不幸的女孩幸运的活了下来,她和医生一起,撰写了人类基因治疗的历史时刻。这是人类第一次尝试扮演上帝的角色,修复上帝的笔误,改写了遗传病个体的命运。


我们能消灭所有遗传病吗?

故事讲到这里,我们是不是可以乐观地期待,当人类把所有单基因、甚至多基因疾病的机理都弄清楚,再加以技术上的精进,就能让所有遗传病消弭于无形呢?

不幸的是,没那么乐观。为什么呢?和所有对治疗方案的评估一样,这得从安全性和有效性两方面说。

从安全性的角度来说,不得不说起自然界中一种最微小的生命形式——没错,就是病毒。我们都知道,病毒虽然体态微小、结构简单,但是威力可不小,我们谈之色变的艾滋、非典,都曾经给我们留下了令人惊惧的印象。其实仔细想想也知道,这样微小的生物之所以能侵入宿主迅速繁殖,那一定是有一些什么逆天的本领。

大多数病毒的结构非常简单,也就是一个蛋白质壳包着一些简单的遗传物质,而所谓的遗传物质甚至都不一定像别的生物那样是个漂亮的双螺旋DNA,搞不好就是简单的一条DNA或者RNA。所以,它一旦进入宿主,要想迅速扎根繁殖,就必然作妖。就比如导致获得性免疫缺陷综合征的HIV病毒吧,它之所以能攻击人类的免疫细胞,就是因为它可以精准地找到免疫细胞,然后把自己的RNA分子输送到免疫细胞里,继而完成复制。

病毒的这种天然的强大武功,被科学家拿来当作最好的载体。在科学家的操作下,这些病毒变身“快递小哥”,带着病人需要的特定基因,进入人体细胞,将正确的基因插入患者的细胞组,然后表达产生正确的蛋白。



可是,俗话说得好,“玩儿鹰的难免让鹰啄了眼”。在人们大跃进一般推进基因治疗的时候,几个来势汹汹的致死或致病案例,给人们浇了一头冷水。人们发现,病毒这个快递小哥并不温顺,有时,人体过于激烈的免疫系统一旦发现病毒这个外来者,就异常紧张,迅速对病毒围追堵截,哪怕付出两败俱伤、同归于尽的代价;有时,插入的基因不知道为啥插错了位置,非常不巧地插到了重要的基因片段,本来好好的基因被破坏了。而对这些难题,人类的控制能力比较有限。

从有效性的角度来说,这种补充正确基因的做法也并非万能,因为对人类很多性状来说,与之有关的基因太复杂,可能有很多基因都在起作用(其中甚至不乏我们远远不了解的基因和作用机制);甚至,有些疾病是因为基因发生了变异,导致表达出一些坏的蛋白,在病人的体内兴风作浪,让病人苦不堪言,而这种状况,显然不是补充正确基因就可以解决的。

所以,在基因治疗的热度冷却下来之后,人们除了学会对自然多了一分敬畏,也在进一步思考,还有什么方法,可以更有效、更安全地修正上帝的笔误,造福遗传病患者呢?

我们下次接着说。

(责任编辑:刘朕)

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