绝望后的希望
1999年9月17日，18岁的亚利桑那男孩杰西・基辛格（Jesse Gelsinger，见图2-15）在美国宾夕法尼亚大学参加一项基因治疗临床试验时不幸去世。
图2-15 杰西・基辛格
杰西・基辛格的去世结束了从1990年开始的对基因治疗的狂热追捧。
自1990年安德森医生的历史性试验后，这是基因治疗诞生近10年间的第一例死亡病例，理所当然受到了生物医学界、产业界和普罗大众的关注。就在当年，《纽约时报》甚至用“死于生物技术”（a biotech death）来描述这场悲剧。
基辛格在出生后就小病不断。不仅如此，他的父母还发现他很不喜欢食用牛奶和肉类，只喜欢吃马铃薯等富含淀粉的食物。2岁时，基辛格被诊断出患有罕见遗传病——鸟氨酸氨甲酰基转移酶缺乏症（ornithine transcarbamylase defciency, OTCD）。简单来说，这种单基因遗传病破坏了基辛格的身体代谢和利用蛋白质的能力。如果蛋白质吃得太多，他的身体里将会迅速积累大量氨分子——一种蛋白质代谢的副产品，从而危及生命。
依靠对蛋白质摄入的严格控制和全面的药物治疗，基辛格还算是磕磕绊绊地长大成人了。但进入青春期的他开始对自己与生俱来的恼人疾病、日夜不断的服药（严重时他甚至需要每天服用50片药片），以及一年到头不断地需要因为这样或那样的意外情况住院治疗感到厌烦。与此同时，一直照顾他生活的父亲面对月复一月的高额医疗账单也一筹莫展。他的父亲离婚又再婚，需要照顾两个家庭6个孩子的压力可想而知。
就在疾病将要碾碎这个孩子和整个家庭的边缘，基辛格一家偶然听说，在美国东海岸的宾夕法尼亚大学，一项针对鸟氨酸氨甲酰基转移酶缺乏症的基因治疗临床试验正在招募患者。
后来发生的一切都显得那么顺理成章：1999年6月，基辛格高中毕业，一家人利用暑假前往纽约的伯父家度假。假期结束后，基辛格独自前往位于费城的宾夕法尼亚大学，正式签订了参加临床试验的知情同意书。他被告知，他将要参加的仅仅是最早期的临床试验。在此试验期间，医生们将要为他注射没有携带任何救命基因的“空”病毒，这种病毒载体内并没有救命的鸟氨酸氨甲酰基转移酶基因。试验的目的仅仅是为了检验整个流程——从病毒制作到输入人体——的安全性。真正检验治疗效果的试验尚未开展，但基辛格最终还是决定加入。
据他的好朋友回忆，基辛格在签字之后曾经说起，最坏的结果“无非是我会死，而这至少能够帮助（患有同样疾病的）孩子们”。我们已经很难猜测这个年轻的病人说这番话时的心情，是调侃、是厌倦、是乐观，还是对未来的无所畏惧？
就在接受病毒注射的9月13日当晚，基辛格便陷入高烧和深度昏迷。在几天之内，他的多个脏器出现严重衰竭。9月17日，基辛格被宣布脑死亡。年轻的他还没有来得及说出任何感受。
数周之后，基辛格的骨灰被装进他留下的堆积如山的空药瓶中，由父亲和亲友们带上海拔2 700多米的赖特森山，撒向他生前最喜欢眺望的山谷。杰西・基辛格的死亡，使人们对基因治疗的狂热迅速降温。
由多方参与的事后调查发现，宾夕法尼亚大学的临床医疗团队在组织临床试验的过程中存在明显的违规和过失行为。例如，美国食品和药品管理局明确规定，参加临床试验的病人必须由临床医生，而非临床试验的主持者招募，以避免病人受到临床试验研究者的蛊惑或诱导。而在基辛格的案例中，这名男孩却是由临床试验的主持人之一，马克・贝特肖（Mark Batshaw），直接通过互联网招募来的。很难说在此过程中，基辛格是否受到了各种误导性信息的干扰。
而更为严重的还有病人的知情权问题。在整个临床试验开始前，研究者其实已经发现，他们用到的病毒颗粒会造成实验猴子的严重肝损伤；甚至在基辛格本人接受“空”病毒注射之前，已经有17位患者接受了注射，其中已经有一位患者出现了严重的肝损伤！这些信息足以说明该项试验本身存在严重的临床风险，理应在试验开始前告知受试者。但是这些信息却从未正式告知任何一名参与临床试验的患者，包括基辛格在内。这些伦理和法规问题一经公开，立刻引发了公众和监管部门对基因疗法的广泛质疑。
在监管问题背后，更深层的科学问题是，为什么病毒注射会导致这么严重的损伤？这些经过改造的病毒颗粒不是应该非常安全吗？科学家赋予它们的唯一使命，不就是把一段基因送入患者的细胞吗？
直到此时，科学家和医生们才如梦初醒。在长达10年的时间里，他们被基因治疗的狂热蒙蔽了双眼。他们梦想着用这种方法攻克一个又一个的顽固遗传疾病，他们被病毒传输DNA的神奇能力所折服，却忽略了一个人们早就知道的问题：当我们的身体发现病毒之后，会作何反应？
与各种微生物进行战斗贯穿了高等生物的整部进化史。微小的病毒、细菌和真菌希望栖身于人体的各个角落，利用人体资源完成自身繁衍生息的使命。而人体自然也希望及时发现和清除这些烦人甚至威胁健康的小东西。当病毒侵入人体之后，人体的免疫系统会迅速识别病毒，释放出大量“杀伤性武器”，一种名为细胞因子的蛋白质会进入被病毒侵染的组织，这些细胞因子吹响了抵御病毒入侵的号角。它们能迅速扩张血管、增强血管通透性、提高组织温度，引导专一杀伤病原体的免疫细胞大军进入该区域。而进入该区域的免疫细胞还会进一步释放更多的细胞因子，把战斗的号角吹得更加嘹亮。因此，在短时间内人体就可以有效地在被感染部位募集巨量免疫细胞，对病毒颗粒形成围攻态势。
可以想象，迅速聚集的细胞因子和免疫细胞必须得到妥善的“分流”和“降温”，否则它们所蕴含的巨大破坏力将会转而杀伤人体本身的细胞和组织，“入侵者”和“良民”将会玉石俱焚。实际上，许多感染性疾病之所以凶险致命，并不是因为病毒本身，而是因为人体免疫系统对病毒的剧烈反应。大家可能都很熟悉的H5N1型禽流感正是这样一个例子（见图2-16）。H5N1禽流感病毒可以在人体肺部引发爆炸式的免疫反应。短时间内，上百种细胞因子在肺部集中释放，造成肺部乃至全身器官的功能衰竭，这也是H5N1禽流感高致死率的原因所在。
图2-16 2011年香港H5N1禽流感爆发
禽流感大爆发期间，检疫人员大规模扑杀患病的家禽。H5N1禽流感的高致病性和致死率，正是由于引发了人体器官剧烈的免疫反应。
事后对基辛格的遗体进行的分析也表明，正是病毒引发的强烈免疫反应最终导致了基辛格的“生物技术”死亡。医生们甚至推测，基辛格很可能此前曾经感染过某种类似的病毒，因此他的免疫系统对同类病毒的反应更加激烈和敏感。这也解释了为何在18名接受一期临床试验的患者中，只有他不幸去世。
基辛格的死对整个基因治疗领域的影响是极其深远的。在基辛格去世后，任何基因治疗的设计者和执行者，都必须如履薄冰地应对随时可能出现的人体过激免疫反应。尽管在理论上，我们可以通过挑选和修改病毒载体，尽量降低免疫反应的可能。但由于患者之间巨大的个体差异以及人体免疫系统的极端复杂性，想要完全避免免疫反应的发生，实际上是非常困难的。
换句话说，经由基辛格的悲剧，人们终于意识到基因治疗不是可以任由科学家和医生们随意挥舞的神奇手术刀。有一些人类还远没有完全理解的生物学机制，为基因治疗的全面应用套上了紧箍咒。
而这还远不是最坏的结局。2003年，另一场悲剧又一次沉重打击了基因治疗领域，将拥护者们残存的乐观情绪冲击得灰飞烟灭。一份来自伦敦和巴黎的报告声称，有5名正在接受基因治疗的儿童患上了白血病！
这项注定要伴随着欢呼与泪水而被载入史册的临床试验开始于1997年。受到1990年安德森医生历史性试验的鼓舞，伦敦和巴黎的医生们也计划用同样的病毒载体（莫罗尼小鼠白血病病毒）治疗儿童的重症联合免疫缺陷病。唯一的不同是，这些孩子的疾病不是由腺苷脱氨酶基因缺陷引起的。在他们身体里，一个名叫IL2RG的基因出现了突变缺陷。因此，他们身患的疾病也被称为“X-连锁重症联合免疫缺陷病”（SCID-X1）。
在安德森医生试验的基础上，伦敦和巴黎的医生们做出了一项重要的改进。他们认为这样的改进能够更好地战胜遗传病。然而事后证明，这项改进恰恰成了白血病的元凶，而背后的罪魁祸首仍然是医生们手中的病毒，他们所仰仗的基因运输工具！
你们可能还记得，在1990年安德森医生的试验中，医生们需要首先从患者血液中提取大量白细胞，然后在体外利用莫罗尼小鼠白血病病毒感染这些细胞，将腺苷脱氨酶基因重新送回这些细胞，之后再将这些细胞放回人体。这样的好处是操作比较简单，因为白细胞可以直接从血液中纯化出来，同时也相对安全——不需要把病毒颗粒直接注入人体，可以避免免疫反应。而带来的问题就是必须每几个月重复一次类似的手术操作，因为血液中的白细胞平均只能存活六个月到一年。
为了改进手术流程，欧洲的医生们决定直接对白细胞“工厂”下手。他们从小病人的骨髓里提取出造血干细胞并施以基因治疗。这些改造后的造血干细胞重新回到人体后，可以源源不断地制造新生的、功能正常的白细胞。因此，小病人们理论上就不需要反复接受基因治疗了。医生们期待，经过一次基因治疗的小病人可以受益终身。但在事后来看，这一治疗方法的改进恰恰导致了白血病的诅咒。
1999年首例手术开展之后，耐心的医生们等了足足两年半时间持续追踪所有的小病号，在2002年，他们终于确信，所有病人的免疫机能都得到了良好的恢复，没有观察到任何严重的副作用。于是医生们在当年4月的《新英格兰医学杂志》上发表了临床数据，并特别指出，针对造血干细胞的基因操作，将大大推动对罕见遗传病的治疗。
而仅仅数月之后，2002年秋天，其中一位男孩被确诊为白血病。到2003年秋天，所有接受基因治疗的小病号中，有5位被确诊为白血病！一直没有放松警惕的医生们迅速找到了原因。和基辛格案例类似的是，这一次不幸的源头仍然是病毒。而具体的原因，至少在理论上，科学家们同样早已知道！
我们已经讲过，安德森医生在1990年使用的病毒载体——莫罗尼小鼠白血病病毒，是一种逆转录病毒。它所携带的遗传物质是单链RNA分子，在进入人体细胞后，需要先“逆转录”成DNA分子，插入人体基因组DNA，才可以长期稳定地存在于人体细胞内。这个特性无疑正是安德森医生选中莫罗尼小鼠白血病病毒的原因之一：逆转录和插入人体基因组的特性能够将外源基因保存在人体细胞的基因组上，保证基因治疗的长期稳定性。
然而，一个长久以来被有意无意忽略掉的技术细节是，当外源基因插入人体基因组DNA的时候，它究竟会插到什么位置上去？我们已经知道，人类基因组DNA上也保存着关于我们每个人的遗传密码：身高、长相、血型、个性、智力，以及对各种疾病的易感性和抵抗力，都可以或多或少从基因组DNA携带的信息上找到根源。
因此，我们很容易想象，如果外源基因碰巧插入了人类基因组的重要区域，破坏了某个负责重要功能的基因，就有可能导致严重的疾病。事实上，这种用于基因治疗的莫罗尼小鼠白血病病毒本身，之所以被命名为当前的名字，就是因为当它入侵小鼠时会碰巧插入小鼠基因组DNA上一个名为Bmi-1的基因，从而诱发小鼠患上白血病。当莫罗尼小鼠白血病病毒被用于人体基因治疗时，它有可能插入和破坏一个名为LMO2的人类基因，而这个基因的异常激活和人类白血病密切相关。更要命的是，欧洲的医生们直接在患者的骨髓干细胞上动手，进一步强化了这种威胁！与血液中的白细胞不同，骨髓干细胞可以终身存活并持续不断地分裂产生白细胞后代。因此，骨髓干细胞的癌化会持续产生变异的白细胞，从而导致白血病。
就像基辛格的悲剧一样，错误在漫不经心的忽视和一叶障目的狂热中，一步步变成了命运。两场接踵而至的悲剧对整个基因治疗领域的打击是极其沉重的。一时间，人们都认为人体免疫反应的异常激活、逆转录病毒对人类基因组的插入和破坏，是“缺啥补啥”的基因治疗方案从根本上无法逾越的两大障碍。各国监管机构立刻采取行动，叫停了所有正在进行的基因治疗的临床试验，并组织了强有力的专门委员会，负责对基因治疗的临床申请进行审核。
当然，在严格审查之后人们开始认识到，绝大多数科学家和医生们的职业操守和专业技能是经得起考验的。与此同时，尽管大多数基因治疗的试验存在风险，但对于患者来说仍然是万分宝贵的治疗机会。因此，在叫停后不久，各国又陆续恢复了基因治疗试验。但是大众媒体铺天盖地的宣传已然在公众中造成了不可挽回的恐慌和不信任感。许多医生发现，他们进行试验想要招募患者越来越困难了。
其实很多时候，不切实际的狂热乐观和理想幻灭的万念俱灰，这两种截然相反的情绪反应其实是孪生子。当我们对一个东西抱有过度的热爱和憧憬的时候，很容易忘掉或忽视客观存在的问题和风险；而当客观现实无比倔强地证明自己的时候，一直沉浸在幻想中的人们很容易直接坠入漆黑无比的绝望深渊。和所有时候一样，科学和理性是对抗这两种极端情绪的最佳武器。
因此，在公众陷入绝望的时候，科学家们往往是，也义不容辞应当是最早恢复战斗状态的人群，他们肩负着在质疑和批评声中寻找希望的重任。
首先是全面和冷静的分析。2002年之后，医生们对当初接受基因治疗的20个小孩子的健康状况进行了持续追踪。5名罹患白血病的孩子，有一位不幸去世，其他4位在接受化疗后痊愈。所有这些幸存的孩子，在10年后仍然健康如故。对骨髓干细胞进行基因治疗，确确实实成功治愈了他们的严重免疫缺陷。从这个角度出发，这种治疗方法确实如医生们所言，比安德森医生的方法要进步许多。起码，孩子们不需要每隔半年就接受一次痛苦和危险的基因治疗了。
与此同时，对病毒载体的不断优化和改良也在世界各地的实验室里不间断进行着。科学家们首先改进了之前使用的莫罗尼小鼠白血病病毒，使其影响人类基因功能的可能性大大降低。与此同时，鉴于以莫罗尼小鼠白血病病毒为代表的逆转录病毒，在整合插入人类基因组时或多或少具备某些危险的专一性，无形中提高了它们诱导癌症的概率，科学家们把目光转向了其他种类的病毒。
2012年，在两次悲剧打击下艰难复苏的基因治疗领域，终于迎来了第一个真正通过严苛的临床试验，进入市场的产品——Glybera（见图2-17）。这种基因治疗药物用于治疗一种发病率仅有百万分之一的单基因遗传病——脂蛋白脂肪酶缺乏症。这种药物利用了一种新的病毒载体腺相关病毒（adeno-associated virus, AAV），将人类脂蛋白脂肪酶基因LPL重新放回患者的肌肉细胞内。在此之后，又有数个基因治疗产品迎着人们怀疑的目光，通过了安全性和疗效方面的严苛考验。2016年，有2 000多个基因治疗的临床试验在全球范围内同时展开。这个曾经被很多人寄予厚望，又被许多人宣判死刑的领域，又重新活了过来。
图2-17 Glybera
有史以来第一个正式上市的基因治疗药物，用于治疗极其罕见的脂蛋白脂肪酶缺乏症。这种药物于2012年上市，使用成本高达每人110万欧元，可能是现在世界上最昂贵的药物。
感谢科学的进步，感谢人类对基因、遗传病、病毒载体以及对免疫系统更深刻的理解，也感谢历次基因治疗的悲剧带来的教训，基因治疗重新开始了其漫漫征程。在绝望中从未停止努力的生物医学界，又一次重新带给全世界许许多多受到单基因遗传病困扰的患者们以希望，使他们得以战胜病魔，重获新生。让我们祝他们好运！
