第六章 科技以健康为本
根本之根本
我最欣赏的一句话是“科技以人为本”。的确,科技的一切的一切,最终都
是为了造福人类。即使是那些现在看来“脱离实际”的纯理论研究,也往往是因
为其超越了人们目前的应用能力,使人们尚且无法预见其潜在的价值罢了。
比如在1865年,奥地利神父孟德尔在《博物学》杂志上发表一篇题为《植
物杂交试验》的论文,他在文章中提到控制豌豆遗传性状的是一种“颗粒状,成
对存在的因子”,并且进一步提出了生物遗传的三个规律。然而这篇论文在当时
并没有引起重视,就这样埋没了几十年,直到20世纪初,人们才意识到这篇文
章的重要意义。如今,孟德尔已被公认为遗传学的奠基人。可以说,孟德尔在种
植豌豆研究遗传规律的同时,也种下了百余年之后辉煌的基因时代的种子。
至于他的论文提到的“成对的因子”,正是现代基因这个概念的雏形。而基
因一直到沃森与克利克发现DNA双螺旋结构之后才逐步为人们所了解。
可见,我们或许无法指责孟德尔时期的人们为什么没有对孟德尔的研究结果
做出应有的关注,因为孟德尔创立的理论已经远远超出了当时人们的认知范围。
另外,那些暂时脱离现实水平的科学研究大多有一个更为直接的目的,即满
足人们对未知世界的探索欲望,仅仅这方面的贡献就足以弥补人们为之所做出的
一切努力。
由此可见,“科技以人为本”真是千真万确呢。
我还记得有一句广告语是“健康是金”。用金子来比喻健康固然是希望显示
健康之宝贵。不过,这个比喻就好像说“猎豹跑得像兔子一样快”,有欠妥当。
据说,最近黄金市场的价格暴跌,可是我相信人们心目中健康的价值却随着生活
品质的提高而与日俱增,早已不是黄金所能比拟的了。如果在金山银山和健康当
中只能挑选一样,绝大多数人都会毫不犹豫地选择健康。应该说,健康已经成为
人们最可宝贵的东西。
科技以人为本,人则以健康为本。难怪以人类健康为目的的生物医学成为倍
受关注,同时也最具发展前景的领域之一。
疾病越治越多?
17世纪和20世纪初,分别出现了两项人类医学史上最伟大的发明,疫苗与抗生
素,在两样东西联手作用下,人类的平均寿命整整翻了一番。
可惜的是,现在很多人饮水却不思源,早把我们的救命恩人琴纳、弗莱明等
人忘得一干二净。不过他们对此也有一个听上去很充分的理由:现在还有更多其
他的疾病需要关注呢。
的确,人是一种调节能力很强的生物。这种能力当然有好的方面,但同时也
构成人类烦恼的源泉。最突出的体现就是,当一个人好不容易摆脱某种忧虑后,
用不了多久,就会被新的忧虑所占领。
你如果真的能通过时间机器回到18世纪,告诉一个愁眉苦脸的结核病人你
有治疗结核的特效药,他一定会高兴得立刻从床上跳下来。而现代人尽管通常已
不必为结核而担惊受怕,但这并不意味着现代人的心情要比18世纪的人轻松。
现代人仍然有许多值得担忧的毛病,如癌症、心血管疾病、糖尿病、红斑狼疮、
以及80年代中期才冒出来的艾滋病,如果你愿意的话,还可以列出一长串现代
医学尚且束手无策的疾病来。你或许会说:这样看来,疾病岂不是越来越多了?
从某种角度来讲的确是这样,但这并不和现代医学的发展相矛盾,这是因为
疾病之所以增加,一是因为人口老龄化。借助先进的医疗技术和保健手段,人类
的平均寿命较过去翻了一番。但问题是,人类的基因显然还没有为这样的高龄做
好准备,结果导致很多只有在老年才高发的疾病开始涌现。而在此之前,大多数
人可能根本还没有活到这些疾病的高发年龄就已经死了。现在人类的头两号杀手
——心血管疾患与恶性肿瘤应该都属于这类老年病。
二是因为现在的诊断水平日益提高。大多数所谓“新增加”的疾病从古至今
就一直存在,只不过直到现代才有能力检测出来罢了。
在以前,谈到死亡,常常能够看到诸如“寿终正寝”“无疾而终”的字眼,
这显然不是因为过去的医学水平已经达到了人人颐养天年的地步,而只是因为限
于当时的诊断技术,人们对大多数死因根本无法做出正确的判断。而在现在,
“寿终正寝”这一目标似乎越来越难以实现了。先进的检测手段几乎总能够为人
的死亡找到这样或那样的病因。即使是年愈百岁的老人逝世时,我们听到的也多
半是“因病医治无效”之类的悼词。
人体有越来越多的疾病被“挖掘”出来,尤其是生物医学进入基因水平,刹
那间,诊断技术就好像装上了一双洞察万物、明察秋毫的神通眼,甚至连深藏于
人体操作系统内的种种瑕疵也无一漏网。但不幸的是,其中很大一部分疾病在明
确诊断后,我们还束手无策。所以,我怀疑现代人的心情可能非但没有比过去的
人们要轻松,也许还要更糟些。
然而,承受这种糟糕的心情却是我们无法逃避的责任,因为发现问题从来都
在解决问题之前。我们当前经历的正是这样一个问题不断涌现而且大多又悬而未
决的时期。不过,令我们稍感欣慰的是,如果生物技术按照现有的加速度发展的
话,我们很可能会幸运地等到这些问题解决的那一天。
两种武器
在过去的一个世纪里,物理技术以及电子计算机的发展极大地促进了诊断水
平的提高。先是X射线的发现,使人们第一次能够在不开肠破肚的情况下透视到
身体内部的一些结构。而后X射线又与电子计算机结合,形成计算机断层扫描,
即我们日常简称的CT,把人们的视野拓展到更加精细的水平。此外,超声波、
核磁共振、PET等一次又一次地向诊断水平的制高点挑战。
不过我们也应该看到,尽管依赖于这些先进的物理电子技术,我们可以把人
体内部看得越来越透彻清晰,却始终局限于相对宏观的水平。而现代生物技术所
提供的崭新的检测、诊断技术则一下子进入了微观的分子水平,可谓真正达到了
明察秋毫的地步。
生物诊断技术的代表作之一是单克隆抗体。由于各种病毒、细菌、寄生虫、
肿瘤细胞都有特异性抗原,利用相对应的单克隆抗体就可以高度敏感且准确地识
别这些病原。这种抗原和抗体之间的识别比“一把钥匙开一把锁”还要特异得
多。
单克隆抗体目前在临床上主要被应用于对肿瘤的诊断。单克隆抗体进入体内
后,就像一群训练有素的猎狗,开始展开大规模全方位搜寻肿瘤相关抗原的行
动。一旦发现目标存在,就牢牢黏附上去。为了便于检测,事先用放射性同位素
来标记单克隆抗体,这样就可以结合断层扫描仪清楚地显示肿瘤细胞及其转移病
灶的大小和位置。
应用单克隆抗体技术极大地提高了肿瘤诊断的准确率,常常能够检测出一些
传统诊断方法所不能发现的极早期肿瘤,并且还能够高效地监测肿瘤的复发和转
移情况。
不过,单克隆抗体的故事还远未结束。
我们都知道,治疗癌症的难点之一在于如何能够有效地杀灭癌细胞,而同时
又要尽可能避免殃及无辜的正常细胞。传统的放疗、化疗往往不能两全。但单克
隆抗体恰恰可以作为携带杀死肿瘤细胞药物的载体,依靠其高精度的定位能力,
把药物大量浓集于癌细胞上进行大举歼灭,而同时对正常细胞影响甚微,难怪有
人形象地将其称为生物导弹。
另一项更具发展前途的生物诊断技术是DNA探针。和“生物导弹”一样,
“探针”也是一个形象化的比喻。这里的“探针”其实是一段与待检测基因互补
的DNA序列,而探针要钓取的目的片段通常是与人类疾病相关的异常基因。
异常基因是个非常广泛的概念,既可以是人体自身的基因发生了各种形式的
突变,也可以是细菌、病毒或者寄生虫感染人体后,也把它们的基因带入了人
体。
为了制备这些异常基因的DNA探针,要从各种可能导致疾病的微生物、癌细
胞中提取它们的DNA,在实验室里进行克隆,然后用放射性同位素或荧光标记。
如果我们要用这种DNA探针进行诊断,先从患者体内抽取部分体液或组织,
将其中的DNA分离纯化出来,然后用加热或者某些化学方式处理,使分离出来的
DNA双链解旋而成为单链,这时我们就可以加入经过标记的DNA探针,这些探针
能够在化验样品中寻找与其互补的DNA片段,并与之杂交,而没有杂交的探针可
以被洗脱。这样,只要分析遗留在样品中的DNA探针的性质,就能够轻而易举地
对患者的疾病做出诊断。
目前已经投入临床应用的,既有那些诊断外源基因的DNA探针,如乙肝病
毒、疱疹病毒、导致腹泻和性病的病原体等等,也有用于诊断像地中海贫血、肌
营养不良这类遗传病的探针,甚至还可以预测患肿瘤、心脏病的几率。
为了能够在“草垛里”迅速找到探针,最初常使用放射性同位素进行标记,
不过这种标记物不仅价格较贵,难以长期保存,而且还有放射性污染的危险,真
是出力不讨好,因此很多公司开始使用酶、荧光等非放射性物质来标记探针,尤
其是荧光技术,几乎能够在杂交一结束就观察到结果,使整个诊断过程更加安全
迅速。
基因芯片
“更快、更高、更强”不仅仅是奥林匹克精神,也是整个人类的精神。如果
我们满足于DNA探针当初的状况,就会错过一场新兴的工业——基因芯片产业。
1996年美国加利福尼亚州的埃菲迈公司率先在市场上推出了商业化的基因
芯片,促使人们立刻意识到基因芯片就像计算机芯片一样,蕴藏着巨大的商业利
润,并且会在生命科学的各个领域引发一场全新的技术革命。结果在以后短短的
几年内,诸多公司纷纷加盟基因芯片的研究开发,力争自己能够成为基因时代的
英特尔。
基因芯片的基本功能单位就是DNA探针,因此,基因芯片的工作原理和DNA
探针是相同的。所不同的是,一张基因芯片上有序地排列着数以万计的DNA探
针。目前,每平方厘米基因芯片的点样密度上一般有数千至上万,最高甚至可达
几十万。从而使我们在瞬间之内就能够分析出几千个基因,其诊断之准,速度之
快简直达到了令人叹为观止的地步。
但是,要在几平方厘米大小的玻璃或者硅片载体上原位合成数万个DNA探
针,或者直接将合成好的探针准确无误地点在芯片上,研制基因芯片所面临的高
难度技术也同样令人望而生畏。不过,这些技术上的难点在人类智慧的攻击下正
在逐步瓦解。
当然,基因芯片要真正发挥它的强大功能,除了尽可能提高技术水平外,更
为关键的一点是对基因本身的研究。一旦我们掌握了人类10万个基因的序列以
及这些基因在人群中的变异情况,基因芯片的作用将发挥得淋漓尽致,甚至会取
代现有的不少传统体检和诊断方法,即使保守一点说,也至少会成为体检中不可
或缺的主要项目。
系统医生
我常常羡慕现在的计算机操作系统带有的一个系统检查程序,运行后就看见
屏幕上显示一个放大镜正在硬盘上来回移动,吱吱呀呀地对整个系统进行扫描检
查。每当我见到这一情形,就希望能够拥有一个高效彻底检测人类自身操作系统
的工具,而不是像传统的身体检查程序那样低效且繁杂。
这个愿望的实现看来已为期不远。按照现有的水平,估计只需十余张基因芯
片就可以覆盖人的全部遗传缺陷,从而分析出受检者已患有的遗传相关疾病和将
来患某些疾病如肿瘤等的可能性,整个检查过程仅仅需要几分钟而已。
基因芯片除了检查人体自身的基因组有没有BUG外,还可用于感染性疾病的
诊断。比如现在你患有急性咽喉炎去看病,医生多数情况下只是根据经验推测可
能的致病菌,然后就开出处方,而不会从你的咽喉处取样,培养后再测药敏,因
为这样做的代价是要花费好几天的时间。但问题是,这种做法客观上加重了滥用
抗生素的现况。
但是如果用基因芯片进行检测,迅即就能得出一份详尽完整的结论报告,包
括病原体的类型和它是否带有对某些抗生素的抗药基因,这样,医生就能够据此
有针对性地选择最佳药物,从而在根本上纠正滥用抗生素的现况。
不过,当我们眯起眼睛憧憬这个并不遥远的未来时,也必须睁大眼睛看到:
就当前的情况而言,由于基因芯片的生产成本昂贵,芯片的市场价格自然也不
菲,这在很大程度上制约了基因芯片的推广普及。基因芯片刚刚上市时每张100
美元左右,但通过不断的开发和完善大规模生产芯片的技术,降低生产成本,基
因芯片的价格将最终降到1美元以内。
飘荡的幽灵
在西方国家,有一种可引起囊性纤维病变的缺陷基因像幽灵一样在人群中四
处飘荡,差不多每20个人当中就有一个携带者。幸好这种基因属于隐性基因,因
此只要其相应的等位基因是正常的,就能使携带这个缺陷基因的人幸免于难,不
会表现出这种疾病可怕的临床症状。可是,如果两个携带者在不知内情的情况下
结合,他们的子女就有可能恰好是两个隐性基因的纯合子(这种概率是1/4)。这
个可怜的后代从在医院产房出生之日起,就注定他这短暂的一生要与医院结下不
解之缘。反复的肺部感染以及消化系统疾患的困扰,患者多数在成年之前就夭折,
即使采用先进细致的护理手段,也往往活不过30岁。能够活到二十几岁的“高寿”
的囊性纤维病变的患者就已经算是很幸运的了。
要避免这种令人痛心的事情发生,最保险的方法自然是防止两个携带者结
婚。然而,由于DNA探针或者基因芯片还没有达到全民普查的地步,多数人对自
己是否是携带者浑然不知,只有少数人可能因为自己家族中曾有成员患有这种疾
病才引起警惕。而且,如果仅仅因为双方都是携带者就破坏人世间一份美好的爱
情,可能也是一件令人悲哀的事呢。毕竟,他们的后代还有75%的概率不会患该
病,其中还包括25%的后代可能是完全正常的非携带者。
但尽管如此,这种情形依然不能令人安心。你假想一下如果你得到四张生死
签,其中有一张写着“死”,而剩下三张注明“生”,你看看你抽签时颤抖的手
吧,就不难想像一对携带者夫妇会怀着多么焦虑的心情在等待产后的结果。毕
竟,对于这样一个后果严重的疾病,25%的概率依旧使人们承担不起。
还有一个糟糕的消息:像囊性纤维病变基因缺陷这样的幽灵绝对不是孤魂野
鬼,至少可以编个幽灵团,如唐氏综合症(先天愚型),脆性X染色体智力障碍
综合症,杜兴氏肌萎缩,地中海贫血,血友病等等。虽然单个疾病的发生率不
高,但把所有这些遗传病累计起来却着实不容小视。
最最不幸的是,几乎所有的这些遗传疾病到目前为止仍然缺乏有效的治疗措
施。现有的医疗手段对人类基因上出现的BUG显得束手无策,而基因治疗要达到
它所承诺的目标还需假以时日。
当然,对于这些遗传病所采用的一些支持治疗,我们也不能一笔将它们的功
劳抹杀。比如在30年前,囊性纤维病变患者只能活到10岁,而现在,借助先进
的对症治疗手段,患者可以活到30岁甚至更长些。最成功的例子莫过于对苯丙
酮尿症的治疗了。苯丙酮尿症也是由于基因上的突变导致患者无法产生苯丙氨酸
羟化酶,使得苯丙氨酸不能转变成酪氨酸,结果苯丙氨酸在体内大量累积,不仅
会使皮肤、尿液发出霉臭,更严重的是导致智力发育障碍,如果没有采取治疗,
多数发展至白痴水平。但这个疾病的治疗并不一定需要修复基因缺陷,只要在幼
儿期给予低苯丙氨酸的饮食,就可使患者智力发展正常。
但可惜的是,在遗传病中,能够像苯丙酮尿症这样仅仅通过饮食就能有效治
疗的例子实在不多。在更多的情况下,我们只能采取最消极但也是当前最有效的
对策,那就是进行产前诊断,避免患儿的出生。
惹不起,躲得起
在医学水平比较发达的地区,产前诊断早已不是什么新鲜事。很多产妇,尤其
是那些高危产妇基本上都有接受产前检查的经历(所谓高危产妇并不像很多人因
望文生意所理解的那样是已经奄奄一息,病入膏肓的产妇,事实上,几乎所有可
能危害孕妇和胎儿的病理因素均可被纳入“高危”的范畴,如孕妇的年龄小于16
岁或大于35岁,或以前有过自然流产史等等)。
较为常用的产前诊断有:用超声波直接观察胎儿的基本状况;测定孕妇血液
中甲胎蛋白的含量,如果过高,意味着胎儿可能有脊柱裂、无脑儿或者唐氏综合
症。而对于一些高危产妇,医生往往会建议采用较为“激进”的措施,例如用羊
膜穿刺术抽取少量羊水和胎儿细胞。这些手段的确能够使我们了解到胎儿的很多
情况,包括胎儿的性别、血型、是否有脊柱裂等畸形以及胎儿的发育状况。
但即便如此,这些测试也至多仅仅能够看出胎儿的染色体上有没有那些明显
的缺陷,比如有没有多出一条21号染色体(唐氏综合症的染色体核型);缺少
或多出一条性染色体;有没有大块染色体的缺失断裂等等。并且,即使是这些染
色体上“宏观”的变异也并不一定就意味胎儿真的会遭受到巨大的影响,比如有
些人染色体数目减少到45条,但由于其中有一条是由原来两条染色体的长臂连
接而成,主要的基因都没有丢失,因此这些人尽管染色体的结构明显异常,却和
正常人没有什么差别。这种模棱两可的结果会使受检孕妇在面对检测结果时更加
不知所措。
幸好进入基因时代后,借助DNA探针,我们能够细致入微地检测到DNA上基
因的微观变异,而不再仅仅局限于染色体的宏观结构。现有的一些遗传中心已经
能够为常见的40余种遗传疾患提供测试,其中包括囊性纤维病变、脆性X染色
体智力障碍综合症、杜兴氏肌萎缩等等。由于每种疾病常常会因多种不同形式的
基因突变而产生,如果我们将检测这些突变的DNA探针统统算在内的话,探针的
数目已经达几百种。我在这里无法给出一个比较明确的数字,因为它几乎每天都
在增加,甚至上午的数字到下午就已经刷新了。
把这些遗传病缺陷基因的DNA探针全部组装到一张基因芯片上,并对各个探
针分别用不同的荧光染色。一旦其中有DNA探针“钩”到了靶基因,便会在激光
照射下呈现不同的颜色,从而使得传感器能够自动分析并报告结果。整个过程使
人感觉不像是在进行复杂的基因检测,而更像是超市的条形码扫描器正在扫描商
品的价格。所有的一切都是那么简单迅速,即使算上那些诸如送入样品等操作时
间,我也可以自信地说:“三分钟内搞定!”
如果存在问题,基因扫描器就开始“嗡嗡”鸣叫,就像阅览室门口的探测仪
发现有人企图将未经消磁的图书偷出阅览室一样得意。接着,基因扫描器会给出
一份详尽的测试报告,医生就可以根据报告建议下一步应该采取的治疗方案。
对于大部分严重的基因缺陷,当前最合适的治疗手段就是人工流产。与其让
患儿出生,给自己、家庭和社会带来痛苦,不如在这个生命历程还没有正式开始
之前就结束。尽管有人对此也提出异议,我想他肯定是过分地把注意力集中在所
谓的胎儿权上,而没有设身处地地为出生后的患儿和他的亲人想一想。
其实,只要在条件允许的情况下,医生总是希望尽可能地也照顾到胎儿的权
力。例如有些先天异常,像脊柱裂,就可以在胎儿发育早期的时候施行子宫内修
补手术,而不必要流产。至于像杜兴氏肌萎缩、血友病等主要影响男性的遗传病
(这类遗传病在女性中极为罕见),只需利用人工受精的方式单单选择女性胚胎
植入子宫进行妊娠就可完全避免。
但以上做法仍然存在一个隐患:如果产前检测发现那些胎儿患有严重遗传疾
患,我们能够选择流产的方式。但如果这些胎儿仅仅是缺陷基因的携带者,那么
我们该怎么办?难道为了净化人种也进行流产?如果谁敢在大街上叫嚷这种提
议,一定会遭到周围路人的群起指责,因为这很容易让人联想起几十年前同样披
着这个口号而进行的灭绝人性的种族屠杀。
一种称为PGD的技术则基本上解决了这个尴尬,既能够达到消除缺陷基因隐
患的目的,又使得人们能够心安理得地接受。PGD实际上是“植入前基因诊断”
的英文缩写。这种方法的开始步骤和体外受精的过程一样,将父亲的精子与母亲
的卵子在培养皿里结合。接下来,就是PGD技术最关键的一步,对这些受精卵进
行严格的DNA分析,只有那些不带有基因缺陷的才被植入子宫,并且遭到淘汰的
只是一些刚刚具有十几个细胞的胚胎,而不是过去那种已经初具人形的胎儿。对
于大多数反对流产,支持胎儿权的人们来说,你所淘汰的胚胎,其细胞数目越
少,就离“人”的标准越远,犯“谋杀”的嫌疑也就越小。
检测还是不检测,这是一个问题
你虽然不必像哈姆雷特那样徘徊在城堡上,在生存与死亡之间作出重要的抉
择,但是不久以后,你可能就会站在基因检测中心的门口,煞费苦心地思索一个
问题:是检测还是不检测?
前面我们讲了很多基因检测所带来的好处,以至于不少人产生了一种错觉,
把基因检测当作有百弊而无一害的十全大补。但不幸的是,基因检测也无法摆脱
它“阴暗的一面”,导致了许多令人深感棘手的社会问题。
争议最激烈的就是遗传信息的隐私问题。如果我们检测后发现没有任何基因
缺陷,那自然是万事大吉,但如果不幸发现自己携带有某个BUG基因,我们不禁
要担心这些个人隐私会不会泄露到医生与本人之外的第三方?
会不会因此而在找工作的时候遭到公司老板的婉言谢绝?
会不会因此而在参加医疗和人寿保险时被保险公司拒绝投保?
会不会因此而使恋人避而远之?
你如果认为这些问题尚且事不关己,那你就大错特错了,其实它们正在一步
步逼近我们的日常生活。
我半年前曾在自己设立的英文网站上做过一个非正式的问卷调查,标题是
“基因时代来临了,我们准备好了吗?”,其中一项就是询问是否有人因为基因
上的BUG而在社会上有过不愉快的经历。在回应的九十几份调查表中,有近三分
之一的人都选择了“YES”。在随后更加具体的问题里可以进一步了解到,这里
面有一部分人是在做了基因诊断后发现自己携带有某种基因缺陷,而相当多数人
仅仅是因为自己的家系中有过遗传病患者而被别人想当然地视为携带者(在基因
检查尚未普及之前,可能更多的人都属于这种情况)。他们有的是在申请人寿保
险时遇到些麻烦,保险公司要求他们支付更多的投保费;有的则在找工作时明显
感到公司的老板对他们缺乏诚意,当然这些老板不会而且也不敢坦言事实,但他
们总是会用各种各样其他的理由加以搪塞;还有些年轻人则正在为恋爱问题大伤
脑筋。
其中令我影响最深的,是有个人在问卷的附录里提交了一份数百字的文章,
向我详细描述了他当时进退两难的局面。原来他携带有一种基因缺陷,但一直对
他的女友讳莫如深,本来准备把女友“骗进”,但没想到随着两人感情日益加
深,这个人越来越感到愧疚,经常犹豫该不该坦白。如果向女友坦诚相告,怕她
会离自己而去;但如果继续隐瞒,又无法承受良心的谴责。唉,尘世间最痛苦的
事莫过于此。
更加值得人们关注的是,现在的基因检测范围已经远远不再局限于那些染色
体病和单基因遗传病,而是把触角延伸向遗传模式极其复杂的多基因遗传疾患。
比如肿瘤、高血压、动脉粥样硬化、哮喘、糖尿病、精神分裂症等等,几乎覆盖
了人们大部分常见疾病。这些疾病的形成往往需要有多个基因的共同参与,还要
受到环境因素的影响。然而,尽管这些疾病并不像囊性纤维病变那样具有明显的
遗传模式,但这类疾病患者的直系亲属患同样疾病的风险大大超过正常人群。
以精神分裂症为例,父母都正常的,其子代患精神分裂症的风险小于
0.5%;但如果父亲是患者,子代患病的风险就有43%;而母亲为患者的话,子代
患病的风险为56%;至于父母双方均为患者,子代患病的风险更是高达67%。
可见,如果检测到这类疾病的某个或某些基因,可能就意味着你与不带有这
些基因的人相比,患这种疾病的几率较大。当然,具体几率的大小视不同疾病而
各有差异。
在这类所谓的“低表现度基因”中,最著名的恐怕要算BRAC1与BRAC2这两
个与乳癌相关的基因, 另外BRAC1还和卵巢癌有一定联系。
现在只要你愿意花钱,就可以在较大的基因检测中心进行这两个基因的检
查。但由于费用比较昂贵,并且其对癌症的预见能力有限,直至目前为止,真正
去做检测的人还不多。而且对大多数人来说,最关键的是如果检测结果呈阳性,
应该采取什么合理的措施?是不是为了保险起见,就像已经明确患上乳腺癌那样
去进行乳房切除手术?这种以牺牲乳房换取安全的做法,代价是否过于沉重?毕
竟,即使有了这两个基因,仍然需要很多其他诱发因素如嗜烟、嗜酒、营养不良
以及其他一些遗传因素的参与,才会最终导致癌症发生。
如果基因咨询师在看到受检妇女的阳性结果,耸一耸肩说:“目前没有必要
施行手术,但一定要提高警惕,经常自我检查,一旦发现异常即时就诊。”这无
异于在这个受检者头上悬挂了一把达摩克利斯之剑,整天惶惶不可终日。像这样
以忧虑换安全的办法是否也同样欠妥当呢。顺便提一句,忧虑本身也不利于身心
健康,保不准最终不是由于缺陷基因,而是日积月累的长期忧虑诱发了癌症发
生。
基因检测技术向我们打开了一扇通往困惑和迷惘的大门,而这诸多问题的根
源在于:我们现在对这些基因上的BUG还缺乏十分有效的治疗方法。
所以现实的情况是:我们有能力去发现一些我们尚且无法解决的问题。结果
把我们弄得一个个都得像哈姆雷特那样,反复在脑海里思考“究竟是检测呢,还
是不检测?检测还是不检测?”
终极解决之道
虽然我在前面说过,人们现在对这些基因上的BUG还缺乏十分有效的治疗方
法,但这并不等于说我们对这些BUG就束手无策。事实上,从20世纪80年代开始
崭露头角的基因治疗,非常有希望最终成为修复BUG基因乃至治疗很多疾病的终
极之道。
阿西的故事
基因治疗最经典的成功例子要算美国国立卫生研究中心的医疗组于1990年为
一个四岁的女孩阿西进行的基因治疗。
接受治疗的患儿阿西由于DNA上的一个缺陷基因,导致她免疫系统中的T细
胞无法产生ADA(腺苷脱氨酶)而死亡。阿西的免疫系统终日不设防,即使是一
些非常轻微的感染就会致于死地。结果阿西只能整天呆在与外界隔绝的玻璃罩
里,甚至送入的食物、物品事先都要经过严格消毒。
阿西曾求助过其他一些治疗方案,但健康状况依旧迅速恶化。最后,在万般
无奈之下,国立卫生研究中心的米歇尔和弗伦奇决定对她进行世界上首例临床基
因治疗。
基因治疗师首先把阿西体内的T细胞抽取出来,暴露于经过改造的鼠白血病
病毒,这些病毒已经被完全除去了它们本身的有害基因,取而代之的是人类ADA
基因。接着,改造过的病毒就开始侵入T细胞,“挖出”其DNA上的缺陷基因,
换上正常基因。随后,这10亿个左右这种已经被修复的T细胞重新输回阿西的
静脉。整个滴注过程仅仅花了28分钟。在随后的两年内,又重复进行了10余次
治疗,阿西血液中的ADA已经达到了足以建立起有效的免疫系统的地步。接下来
几年,为了保险起见,阿西除了遵循医嘱继续注射一种ADA补充剂外,没有再施
行基因治疗。定期检测表明阿西体内修复好的T细胞存活良好,继续产生ADA
酶。
今天,阿西已经过上了她梦寐以求的普通人的生活。不过,阿西永远不再会
是一个普通人。因为她是世界上第一个接受基因治疗而且取得成功的人,她将被
载入史册。如今在很多媒体上,你都能够看到阿西抱着洋娃娃,胖乎乎的脸蛋上
露出可爱的微笑。
成功的背后
基因治疗,简单的说,就是用正常的基因来取代患者体内的缺陷基因。然而,
说起来容易,做起来就会发现这样一个貌似简单的过程实则蕴藏着一系列令人深
感棘手的难题。
正常基因的获得通常不是什么问题,但如何把正常基因导入靶细胞的细胞核
中去,却着实令科学家费了不少脑筋。最终,研究者把目光投向了“臭名昭著”
的病毒。病毒这种自然界最简单的生物,虽然仅仅包含一小段DNA或RNA和一个
蛋白质外壳,却具有非凡的感染能力,能够钻入宿主的细胞核。而这种能力,正
是我们所需要的。
科学家利用生物工程的方法首先将病毒DNA上对人体有害的基因去除,再把
治疗用的基因重组进去。这种经过改造的病毒不仅已经丧失了原来的毒性,而且
携带了治疗基因,同时还承担了将其安全送达目的地的艰巨任务。如果这时我们
还继续称它们为病毒,未免大大的不妥。我们鼓励浪子回头,难道还不能给病毒
一个改过自新的机会?因此这些改良后的病毒重获新生后拥有了一个与其担当的
角色相称的名字——载体。
既然身为载体,我们当然希望它们能够尽可能多地把携带的货物运送至目的
地,具体地说,就是把有治疗作用的基因导入靶细胞的DNA中去。在目前看来,
只有逆转录病毒载体和腺病毒相关病毒载体能够担此重任,因为只有这两类载体
才能够使转移DNA稳定地整合于靶细胞的染色体DNA中。
在实验室的培养皿里,我们可以轻而易举的把基因插入靶细胞,改变这些细
胞的特征,使这些离体细胞里的BUG基因得到修复。但是在活生生的人身上,问
题就要复杂得多。
在人体中,这些载体要想抵达细胞核,必须要能够突破重重障碍。首当其冲
的就是人体自身的免疫系统屏障。尽管我们已经把这些病毒改邪归正,并且还委
以重任,可是我们自身的免疫系统却对此一无所知。不论你怎么喊“它们是自己
人!自己人!”免疫系统依旧将这些善意的大使视为邪恶的入侵者,不问青红皂
白地展开大规模围剿行动,分泌出许多特异性抗体与载体结合,产生治疗所并不
期望的炎症反应。这些炎症反应,轻微的话仅仅在注射局部略有点肿胀,但如果
严重的话,甚至可以累及生命。1999年,宾夕法尼亚大学报道了一个基因治疗
后不久就死亡的病例。一个18岁基因缺陷病人在接受实验性基因治疗后24小时
内,开始出现发烧、呕吐、背部疼痛等症状,随后因呼吸窘迫综合症而不幸死
亡。负责调查这一事件的人员怀疑,死亡的原因很可能正是机体对治疗所用的腺
病毒载体产生过分强烈的免疫反应。
接下来,那些没有被免疫系统歼灭的载体正在庆幸安全到达靶细胞时,马上
就发现负责保护靶细胞DNA的核膜就像一位刻板的看门人,无论是敌是友统统拒
之门外。
最后,好歹总算有一部分载体幸运地通过层层屏障,把携带的基因整合到靶
细胞染色体DNA上。但这并没有意味着一切已经大功告成。由于治疗基因插入靶
细胞DNA的位置通常是随机的,如果不巧的话,有可能因此而破坏了靶细胞DNA
上一段功能重要的序列,反而带来新的危害。还有一种可能,治疗基因插入到一
段处于休眠状态的DNA序列,平常它们根本就没有机会打开或者开放的机会很
少,显然这也无法起到治疗效果。
最后一个重要的问题是:即使治疗基因成功地开始工作,但这种无休止的转
录常常并不是我们所需要的。对于很多疾病,尤其是那些激素缺乏类的疾病,我
们希望治疗基因能够在合适的时间进行适度的表达。否则,基因迅速地转录并合
成大量激素很快就会达到极为危险的水平。这就要求我们在加入治疗基因的同
时,还要安装一个调控装置。如果更加精细的调控(诸如基因转录的加强和减
弱)还显得勉为其难的话,至少应该能够控制基因的开和关。一种初步的设想是
通过药物来进行人为调节,吃一粒药片,开启一部分基因,吃得越多,开启的基
因也就越多,只要你停止服药,打开的基因就会逐渐关闭。这种“药片控制法”
虽然稍嫌繁琐,却总算能够解决不少实际问题。然而即使是这样原始的方法目前
还只仅仅处于设想阶段。
基因治疗面临如此一系列令人望而生畏的困难,我虽然天性乐观,也实在怀
疑基因治疗能否在未来15年内得到较为普遍的临床应用。目前的状况是,大多
数基因治疗实验在FDA的一期人体测试过程中,就因为安全性能不够稳定而被拉
下马来;还有一些则在二期测试中被证明无效;真正能够闯到临床检测第三关的
已经所剩无几。
其实对此我们不必感到奇怪,更不应因此而对基因治疗的前景看淡。
由于FDA的审批对象大多是对人体健康关系重大的药物或治疗方法,FDA的
检验之严格达到了近乎吹毛求疵的地步。我常常开玩笑说,如果微软公司的视窗
操作系统去经受FDA的检验,系统有那么多BUG,一定早在第一期就被淘汰了。
在通常情况下,即使是开发一种普通的药物也要花将近10年时间才能通过FDA
的审批重大A几载体和腺病毒相关病毒载体能够担当此重任,因为这两类载体
才,更何况对于基因治疗这样一种开创性、革命性的治疗方式!
基因治疗一旦成功(我这里所指的不是个别病例的侥幸成功,而是在普遍意
义上的具有稳定疗效的那种成功),人们将会真正迎来健康的新纪元。
不过,我们亦需牢记:天将降大福于人类,必先苦其心志,劳其筋骨,饿其
体肤,空乏其身,行拂乱其所为。
另辟蹊径
按理说,基因治疗的最初设想以及终极目标都是采用以上的步骤来实现根治
疾病的目的。但是,正如我们所看到的,这一终极目标无法在短时间内达到。因
而,一些“性急”的科学家开始尝试另辟蹊径,寻求基因治疗的另类方式。
这些方法虽然在许多情况下并不能完全根治疾病,但至少可以让公众看到一
点:基因治疗不再是空中楼阁,已经能够派上实际用途。
比如马里兰州的一个研究组,正在尝试采用一种新颖的方法治疗脑瘤。研究
人员用改造过的逆转录病毒作为载体,装配上一个来自疱疹病毒的基因,然后注
射进大脑。由于逆转录病毒有个特性,只感染正处于分裂状态的细胞显著
nciclovir,而在大脑里,只有肿瘤细胞才会分裂。因此由逆转录病毒改装的载
体只会侵入肿瘤细胞,并且把疱疹病毒基因插入到它们的胞核里。一旦这个基因
开始表达,就使得肿瘤细胞对治疗疱疹的药物ganciclovir敏感,并且在药物的
作用下自我毁减。
这一方法疗效显著,能够明显地缩小脑瘤病灶,因而幸运地通过FDA的前两
期检测。
另一组研究人员(RPR Gencell)则同样利用逆转录病毒专门感染分裂细胞
的特性来治疗肺癌。不过这次逆转录病毒载体所携带的是一个肿瘤抑制基因—
P53基因。他们把这些载体直接注射入9个肺癌病人的肿瘤病灶里,从而避免了
全身免疫反应。接受治疗后,有3个患者的肿瘤显著缩小,还有3个病人的肿瘤
停止了生长。
但是,我们应该清楚地认识到,即使以后这种方法日臻完善,也只能起到缓
解的目的,而显然无法担当治愈癌症的重任。逆转录病毒仅仅感染分裂期的细
胞,但并不是所有的肿瘤细胞都处于旺盛的分裂状态,有相当一部分癌细胞只是
静静地潜伏在那里伺机活动。而且直接把基因药物注射到局部瘤体的做法显然也
对其他位置的转移病灶鞭长莫及。所以,令我扼腕痛惜但也在意料之中的是,这
9个病人最终还是难逃劫数。
事实上,癌症的治疗是一项异常艰巨的任务。至今对癌症的发病机理还莫衷
一是。有人预测到癌症将能得到根治。我对这种说法实在表示怀疑。因为尽管现
在各种癌症的“五年生存率”、“十年生存率”在逐渐提高,但没有迹象显示顺
着这样的发展趋势,这一量变过程能够转化为质的飞跃。
我们没法准确地预测治愈癌症的时间,就像过去没人能够推测相对论会在何
时被提出,也没有人预料到细菌感染性疾病会在20世纪20年代被弗莱明在一个
偶然的机会攻克。我们同样也期待治愈癌症的奇迹出现,这一刻的到来也许就在
10年之内,也许要到百年以后。
要让当前稚嫩的基因治疗来啃癌症这块硬骨头,的确有点勉为其难。但对于
其他一些疾病,科学家运用构思新颖的基因治疗方法却已经取得了不少成效。
比如圣伊丽莎白医学中心的伊纳博士,想出了一种办法来治疗心肌梗塞。他
没有按照传统的方法为治疗基因找个载体,而是直接将包含有信号序列的VEGF
(血管内皮生长因子)注射进心肌梗塞患者的心肌。VEGF的功能是促进新生血
管的生长。伊纳希望能够借此产生一些新生血管,绕过堵塞的动脉,去营养缺血
心肌。结果,在临床一期实验中,他达到了预期的目的。所有参加实验的16个
患者的心肌缺血症状都得到了大幅度的改善,其中有6人甚至完全摆脱了心绞痛
的阴影。
这种基因治疗方法整个过程没有涉及到载体,当然也就避免了载体可能引起
的一系列麻烦。不过,这些没有载体的裸露的VEGF基因究竟是如何进入心肌细
胞的,至今还是个谜。但有一点是可以肯定的:与“正宗”的基因治疗不同,
VEGF是被直接注射到病灶附近,并且只要有少量基因能够幸运地钻进细胞,它
们的蛋白质产物就可以分泌出来作用于周围无数细胞。
伊纳博士开辟的这条蹊径,和“阳关大道”上的基因治疗方法还有一个明显
的不同之处:通常我们要求导入的基因能够尽可能维持长时间的表达,几个月,
几年,当然最好一劳永逸。而这次导入的裸露的VEGF基因虽然只维持了三至四
周就莫名其妙得关闭了,但这并不影响最后的治疗效果,因为此时新生血管已经
形成。
像这样不依托任何载体而仅仅注射裸露基因的方法,可适用治疗的疾病虽然
不多,但也绝非仅此一例。除了上面治疗缺血性疾病的例子,至少还可用于血清
蛋白缺乏一类的疾病。
由杰弗瑞在芝加哥大学领导的一支研究组,把裸露的红细胞生成素基因直接
注射进老鼠的臀部肌肉,竟然使得老鼠血液里的红细胞数量增加了三分之一。更
有意义的是,直到注射后90天,红细胞计数还在不断增加。这些现象显然说
明,注射进去的基因已经开始工作,产生了红细胞生成素。
这种方法虽然能够治疗因红细胞数量不足而引起的贫血,但对于那些由于红
细胞本身结构异常所致的贫血则爱莫能助。例如镰刀形红细胞贫血,由于患者的
红细胞呈镰刀形状,很容易在通过微细血管时破裂,从而导致血管阻塞等一系列
严重症状。而这一切的罪魁祸首仅仅是血红蛋白基因上一个特定碱基的变异。
托马斯﹒杰文逊大学的研究组尝试用一种新方法达到真正修复缺陷基因的目
的。我这里用“真正”两字是在强调其他的基因疗法其实都是用正常基因来代替
缺陷基因的功能,因此严格地讲,谈不上“修复”一词。而这个研究组将正常基
因的DNA序列与同一基因的RNA序列结合,然后注射进带有缺陷血红蛋白基因的
细胞里。按照碱基互补结合的原理,这一DNA/RNA杂交分子能够准确地定位并且
覆盖在缺陷基因上。随后,细胞自身的DNA修复系统就会依照正确的模板把引起
差错的那个突变碱基修复。研究人员在进行体外的细胞实验时取得了一定的成
功,但他们一旦试图应用于人体,就不得不回到我们老生常谈的一个问题——载
体。
尽管我在前面举出了一些裸露DNA也可进行基因治疗的例子,但对大多数疾
病,我们仍旧需要借助载体。可以说,我们选择的载体其表现出色与否,在很大
程度上决定了最终治疗的成败。难怪有人评价说基因治疗有三个困难:一是载
体,二是载体,第三还是载体。
“载体是基因治疗的灵魂”基因时代的诗人会这样感叹。
第三只眼看基因治疗
如果仅仅从个人角度出发,基因治疗将会给我们带来的益处勿庸置疑。只要
基因治疗技术步入成熟,没有人会继续放任自己的身上还携带着一个可以导致严
重后果甚至于致命的缺陷基因。而且随着基因技术越来越趋于纯熟,治疗成本不
断降低,基因治疗将日益普及,直至最终“沦为”常规技术。我甚至想像得出那
时基因治疗公司挂在街头的巨幅广告“Just fix it!”。
如过江之鲫争先恐后去做基因治疗的,除了正深受疾病之苦的患者,还会加
入一大批外表正常健康的缺陷基因携带者。对于后者来说,如果仅仅出于自身健
康方面的考虑,根本就没有必要去进行基因治疗,因为他们一辈子也不会受到任
何不良影响。实际上,他们此行的目的主要是为自己的后代着想,希望通过对生
殖细胞(精子和卵子)的基因治疗,把缺陷基因彻底从家族中消灭。
当前我们进行的大多数基因治疗,其对象都是体细胞(与生殖细胞相对),
针对体细胞缺陷基因的修复只会对自身产生有利的影响,并不会将这种改变传递
到下一代。而针对生殖细胞的基因治疗却能够把基因改变的结果传递给后代。
“把这些讨厌的垃圾基因统统清理出门户!”这听上去实在是一件大快人心的
事。
不过并不是所有的人都有如此惬意的感觉。
一些深谋远虑的人从全人类的视角洞察基因治疗,认为基因治疗,尤其是生
殖细胞的基因治疗,其实只是人们自以为是、妄自尊大企图取代自然力量的又一
实例。用一句简短的话来表达这些人的观点:基因治疗会影响进化历程,而这种
影响必将最终产生我们目前还无法预见的恶果。如果把地球上所有人的基因(包
括相同位点的所有等位基因)想像成为一个庞大的基因库,只有大自然才具有大
规模更改基因库的权利。
这时摆在我们面前的的情形,就好像正走在一条一眼望不到尽头的道路,路
边同时出现了两块指向目的地的指示牌,一块上面醒目地画着美丽的鲜花,另一
块则画了个狰狞的骷髅头。
继续前进还是赶紧后退?这的确使我们陷入了一个两难的境地。
我虽然同样也无法准确地做出判断,但至少有一点是可以肯定的:基因治疗
绝不是人类第一个影响自然进化历程的例子。事实上,人类所从事的许多活动都
无时无刻不在对自然选择产生影响。
比如婚姻制度。除了人类,在整个自然界恐怕再也找不出第二种生物具有如
此严格的配偶体制。按照进化理论,拥有优良品质的个体将更易受到异性的青睐
(这里需要说明的是,所谓优良品质其实是一个很模糊的概念,就动物而言可能
主要是指它的体力与速度出众,在人类还要加上智力等其他各种复杂的因素。总
而言之,一个拥有优良品质的个体应该具备较强的适应环境的能力),从而把它
的优秀基因遗传给较多的后代,而婚姻保障制度显然使得上述的这一切都变得不
再可能。
但恐怕没有人会因此而废弃这个维系家庭乃至社会稳定的重要纽带。
和我们日益完善的医疗保健体制相比,婚姻制度对进化的影响就显得小巫见
大巫了。在自然条件下,如果某种哺乳动物或昆虫的数量剧增,局部密度过高,
通常会爆发大规模的传染病,随之其数量开始锐减。这种残酷的方式恰恰是大自
然调节物种平衡的重要机制。
而当人类遭受细菌或病毒的感染时,我们更多地依赖于药物而不是自身的力
量来战胜外来的微生物,这就大大地削弱了自然界对我们的筛选和考验能力。
从某种意义上说,人类进化的方向盘已经在由自然与人类双方共同掌握。
但在我看来,这种状况并不见得是件坏事。
过去单单依靠自然的力量,要花上漫长的时间,还要以无数人的生命为代
价,才能淘汰掉一个有害的突变基因;而凭借基因治疗等方法,我们能够在短短
几代之内就完成同样的过程,并且不需要牺牲任何人。这后面一点是至关重要
的,因为我们没有理由让某一部分人为了承担人类进化的任务而被自然选择无情
地淘汰,尽管其他生物正是这样做的,但我们是有思维、有感情的人。
也许,我们同时需要进化的是对“适者生存”这一概念的理解。所谓“适
者”是指能够良好地适应其周围的环境的物种,对大多数动植物而言(要排除那
些被人工养殖的动植物),它们需要适应的是原始的自然环境;而对于大多数人
来说(要排除那些至今还以族居方式生存的原始部落),他们需要适应的是一个
已经被高科技装备起来的人为环境。后者显然要比前者容易适应得多。
我认为再没有比以下这个例子更能说明该问题了。
不孕症可能是高等动物最为惧怕的疾病,因为它直接威胁到物种存在的最根
本条件——生殖繁衍。大自然对那些导致不孕症的基因缺陷从来都是用最彻底最
直接的方式加以淘汰:这类个体根本就无法把这些基因传递给后代。
但拥有现代生物医学技术的人是个例外。人工受精技术满足了一大批不孕症
患者的生育愿望,与此同时,这些“不孕基因”也随之不断扩散。因为采用人工
受精方法培育出来的人往往继承了他们父母的不孕缺陷,不孕症患者在人口中的
比例必然继续增高。不过,这又有什么关系呢?后代的不孕症患者仍然可以选用
人工受精的方式继续他们的繁衍,更加前卫一点的,甚至可以选择克隆人技术。
换句话说,不孕症患者已经非常好地适应了周围的环境,因而他们必然能够生
存。
如果一定坚持人类要走自然进化之路,我们也许只有像一部美国电影“狼
人”那样,放弃现有的一切文明,放弃人类丰富的感情,恢复几百万年前的兽性
本质,回到原始森林去充分接受大自然的洗礼。
未雨绸缪
我始终认为对于疫苗的发明,无论怎样的赞誉都不应视为过分。只要看看疫苗
的问世使人类免遭了多少浩劫与灾难,你就会同意即使授予这些疫苗的发明者10
个诺贝尔奖,也无法表达人类对他们的感激之情。
如果没有疫苗,我们至今还在忍受着天花、小儿麻痹症、破伤风等诸多疾病
的肆虐;如果没有疫苗,我们至今还只能眼睁睁地看着感染乙肝、甲肝的患者与
日俱增却束手无策。
疫苗已经为我们效力了许多,但人们并不满足于此,尤其是进入基因时代
后,人们希望借助它的力量,能够攻克更多的疾患,攻克艾滋病、丙型肝炎、疟
疾甚至癌症。
不再痛苦的记忆
我曾经有一段时间,在基层医院给婴幼儿接种疫苗。说老实话,对任何身临
其境的人来说,这都不会是什么美好的回忆。在狭小的诊疗室里,经常充满了小
孩的哭叫和父母的训斥,给我的印象简直就是一团糟!
孩子如果是生平第一次接种,一般会安安静静被母亲抱着走进诊所,有时还
能够幸运地看到他们天真无邪的微笑。我尽量希望能够把这宝贵的微笑刻在脑子
里,因为在这个房间里,微笑总是暂时的,而哭泣才是永恒的。如果是已经有过
接种经验的“二进宫”,我往往未见其人,就先闻其哭闹之声。
无论来的是前一种情况还是后一种情况,我总是悄悄地取出针头,希望能够
逃脱孩子骨碌碌乱转的大眼睛。但最后不论我在打针的时候采用什么分心大法,
都无可避免地要引发火山爆发了。
从孩子注视我时惊惶失措的表情里,我可以肯定,我在他们的眼里一定是个
凶神恶煞。按照弗洛伊德的精神分析,我怀疑自己多半会很不幸地沦为他们日后
恶梦里的主要角色。同时我也相信,在这些孩子经过数次免疫接种之后,得到巩
固和加强的不仅是对乙肝或流感的免疫力,还有这种不愉快的经历,甚至深深地
扎根于潜意识,时不时地影响他们本来健全的人格。
至于时下给孩子打针时流行的“玩具分心大法”,我相信更加是一个彻头彻
尾的错误。这种饮鸩止渴的方法说不定会使孩子在以后的生活中,下意识地把那
些原本美好的东西莫名其妙地同某种痛苦的经历联系在一起。
但这又能怪谁呢?免疫接种还是要继续进行,还是要有很多医生继续扮演这
个凶神恶煞的角色。在疫苗所呈现的巨大的诱惑面前,不要说这些看上去子虚乌
有的潜意识,就是再沉重得多的代价人们也情愿付出。
如果一定要找一个理由来承担罪名,那只能怪这些孩子生不逢时。只要再晚
若干年出生,只是若干年而已,就有好几种新的无痛接种方法会代替现在令孩子
深感畏惧的针剂注射法,使他们躲过一场儿时的劫难,并且还能接种到效果更好
的疫苗,这真是一件鱼和熊掌兼得的美事。
在所有的无痛接种法中,最先将得到应用的是鼻腔喷雾法。一阵雾气消散之
后,精心制备好的流感疫苗也已经随喷雾进入鼻腔,并逐渐被粘膜吸收。同每年
一次注射流感疫苗相比,喷雾法唯一的副反应就是可能会使孩子打个喷嚏。另一
种同样简便的方法是在皮肤上贴块“狗皮膏药”,随后皮肤会缓慢的吸收膏药里
的疫苗,从而对流感或破伤风之类的疾病产生免疫反应。
如果我当时用这些方法给孩子接种,就可以绝对放心自己不会在他们的梦里
张牙舞爪了。
但这样的要求看来还是太低了,如果再晚几年,我甚至有可能在孩子的梦里
以圣诞老人的形象出现。因为此时,我不仅不需要拿着针头在他们面前恐吓,而
且还会分发一些马铃薯或香蕉之类的蔬菜水果给这些孩子。当然,这些食品绝不
是用来充当“分心大法”的道具,而是地地道道的疫苗。
科学家利用转基因技术可以把导致痢疾的大肠杆菌的抗原基因转移进马铃薯
的细胞内,然后在其细胞内进行表达,并且植物细胞还能保护抗原蛋白,避免它
们被胃酸分解。在吃了这种转基因的马铃薯后,机体就产生相应的抗体,就像过
去接受针剂注射一样。
这种办法在早些时候的动物实验里已经取得圆满成功。如今在FDA的一期临
床实验也进展顺利,绝大多数志愿者在吃了马铃薯后,血清中的抗体都显著增
加,而且没有一人发生任何严重的不良反应。
受到这一现象的鼓舞,研究者又在继续开发带有霍乱弧菌、诺沃克病毒、乙
肝病毒抗原基因的马铃薯。这意味着将来在接种这些疫苗时,只要定期吃一些马
铃薯,一切全部搞定。
但由于这些抗原蛋白无法耐受高温,接种者只有把这些马铃薯生吞活剥才能
达到免疫目的,我虽然没有试过,但估计生的马铃薯味道一定比薯条差得多。
于是无微不至的科学家尝试用适宜生吃的水果作为转基因对象。香蕉,由于
它的味道可口,易于种植,成了继马铃薯之后的首选。也许那时家长和医生的麻
烦不再是强迫孩子到指定的地点去接种疫苗,而在于要反复向孩子叮嘱:不要多
吃,这毕竟是药啊!
不过,科学家开发“马铃薯疫苗”或“香蕉疫苗”的主要目的可不是为了消
除孩子的“针剂恐慌症”,这个世界上还有很多孩子没有针剂疫苗恐慌的经历,
因为他们根本就连接受疫苗注射的机会也没有。这使得每年全世界有200万儿童
死于那些现有疫苗完全可以预防的疾病,如严重的腹泻、白喉、脊髓灰质炎、百
日咳或是麻疹。
传统的疫苗价格昂贵,运送复杂,而且要求一路上冷藏保存,否则很容易失
效,这一切限制条件令经济落后尤其是冷链延伸不到的地区望而却步。而转基因
马铃薯或香蕉就要大众化得多,不仅价格低廉,勿需冷藏,并且可以就地栽种,
连运输的麻烦也省了。
当地的居民在喜滋滋地收获这些香蕉疫苗的时候,一定会笑着骂道:“让那
些冷若冰霜的‘豌豆上的公主’见鬼去吧!”
新瓶装新酒
谁也不能否认以上的这些改进将对全世界的医疗保健产生重大的积极影响,
但我们同时也必须承认,不论是鼻腔喷雾、“狗皮膏药”还是转基因香蕉,它们
所改变的只是疫苗接种和传播的方式,或者说,只是新瓶装旧酒而已。
它们使许多落后国家和地区的居民能够轻而易举地获得梦寐以求的疫苗,它
们把令孩子害怕的疫苗接种方式变成了一种乐趣,但它们仍然对疱疹、艾滋病、
丙型肝炎以及至今还在非洲猖獗的疟疾等诸多疾病束手无策,更何况还有不少人
甚至寄希望开发癌症疫苗,尽管癌症并不是一个感染性疾病。
显然,传统的疫苗实在无力担当起如此重任,除非对现有的疫苗进行彻底的
革新,不只是换个新瓶,而是要装进新酒。
基因疫苗,这个在十余年前还只是被很多人视为荒谬绝伦的设想,如今却已
经成为最有希望承此重担的免疫技术(有人亦将其称为DNA疫苗,不过这种叫法
有时会使别人误认为是机体针对DNA分子的免疫,其实稍后我们就会看到,真正
引起机体产生免疫的是在基因指导下合成的蛋白质,而非DNA物质)。
说来有趣,早些年的研究人员曾经不止一次地与基因疫苗打了个照面,但可
惜的是他们要么仅仅把抗体作为检测导入基因产生蛋白能力的检测指标,要么就
是将其视为基因治疗过程中的副反应(机体有时会对导入的治疗基因所生产的蛋
白质产生免疫反应)。结果一直拖到最近几年,才有人想到这种基因治疗中令人
讨厌的免疫作用恰恰可以用来开发新一代疫苗。
要了解基因疫苗为何能够与众不同,备受青睐,最好的办法就是先看看现有
疫苗究竟有哪些有待完善之处(我不是过河拆桥之辈,因此我不愿称传统疫苗有
什么“缺陷”,这种说法往往容易使我们忘记沿用了两百年之久的传统疫苗为我
们创立的丰功伟绩)。
现有的疫苗有三种类型,一是经过减毒处理但仍旧存活的病原体,二是已经
杀死的病原体,还有一种则是从病原体上分离出的一些抗原片段。所有疫苗(当
然也包括基因疫苗在内)的目的都是希望在进入机体后,能够善意地诱导机体,
使机体误认为正在遭受这种病原体的侵略而调动免疫力量进行围剿,并且把这种
病原体的档案存档,就像公安部门对所有有过犯罪前科的人都记录在案一样,一
旦下次真正遭到了该病原体的攻击,机体就可以在其站稳脚跟之前予以迎头痛
击,一举歼灭。
因此,最为有效的疫苗应该能够向机体呈现这种病原体最典型的特征,最好
引导机体进行的军事演戏能像真的一样。不过如果真的弄假成真,那可就糟了。
当真正受到像细菌或病毒之类病原体感染的时候,机体会识别其特异性抗
原,然后在辅助性T淋巴细胞的帮助下,启动两套相对独立但又彼此联系的免疫
系统。
其中一套是体液免疫系统,以B淋巴细胞为首,分泌出大量抗体,高度特异
地与游离于体液的病原体结合,从而直接破坏病原体,或者在它上面贴个“人人
得而诛之”的标签,使它无处藏身,迅速被其他细胞破坏。
另一套则是以杀伤性T淋巴细胞为主的细胞免疫系统,主要攻击那些已经进
入细胞的病原体,因此这类细胞有个令人不寒而栗的英文名字“Killer”(职业
杀手)。机体细胞被病原体侵入后,会大无畏地在细胞表面显示出分子信号,翻
译成人类的语言就是“我已经被感染啦!”。随后,杀伤性T细胞毫不留情得将
这些不幸感染的细胞,自然也连同其内部的病原体一同歼灭。老实说,我感觉这
不是什么高明的办法,不像现在一些先进计算机杀毒软件能够在清理计算机病毒
的同时还维护被感染文件的完整性,但好在这些被Killer杀死的细胞有很多功
能相同的拷贝,毕竟留得青山在,不怕没柴烧嘛。
与此同时,为了防患于未然,不论是B淋巴细胞还是杀伤性T淋巴细胞都会
把这种病原体的抗原特征分别记录在各自的记忆细胞里,这也正是接种疫苗的关
键所在。
但是,传统的疫苗或者无法做到惟妙惟肖的虚拟现实,或者有时干脆假戏真
做。
前者是指那些已经灭活的病原体(如甲肝病毒疫苗)或是分离出来的病原体
抗原蛋白(如乙肝病毒疫苗)。由于这两种疫苗都不具备进入细胞的活力,因而
它们只能引起体液免疫,即只有B淋巴细胞将其特征记录存档,却无法激活细胞
免疫系统。虽然在不少情况下,单单一个体液免疫系统就已经足以对付外来侵略
者,但也还是有许多倾向于进入细胞内部的病原体令B淋巴细胞回天乏术。并且
还要麻烦的是,B淋巴细胞对于这些缺乏活力的疫苗往往不能产生刻骨铭心的仇
恨,因此经常需要反复接种同样的疫苗才能加深它的记忆。
仅仅从这个方面来看,减毒而没有灭活的疫苗效果则要好得多。主要原因在
于:减毒的疫苗仍然有能力进入细胞内部,因而能够同时激活体液免疫和细胞免
疫系统,双管齐下,这一点对于清除病毒感染尤其重要。而且减毒疫苗常常只需
接种一次就可终生免疫,真正做到一劳永逸。然而,在减毒疫苗美丽的光环下面
也蕴藏着危机。由于这种疫苗仍然具有活性,这个特点既使它能够产生良好的免
疫反应,但在少数情况下也会导致弄假成真——结果接种者成了真正的患者!
这类不幸事件的发生大多是因为接种者的自身免疫能力虚弱,如患有艾滋病
(获得性免疫缺陷综合症),接受化疗的癌症病人,接受免疫抑制剂的患者,或
者一些年老体弱的亚健康人群。而另一种相对罕见的情况是由于减毒疫苗在机体
内发生突变,从而又恢复了完全毒性,这样一来,即使免疫能力正常的健康人也
难以招架。研究人员曾经在给几只做实验的猴子注射了减毒的艾滋病病毒,结果
这些艾滋病毒竟然在机体内巧妙地恢复了毒性,引起了可怕的艾滋病。尽管这种
现象的发生实属罕见,但哪怕只有一例就足以吓退一大半人。
良好的免疫效果与高度的安全系数似乎成为一对不可调和的矛盾,然而,持
这种观点的人一定只是把所有的目光都集中在传统疫苗的内部。因为基因疫苗的
诞生再次上演了一场鱼和熊掌兼得的典范。
和三种传统方式的疫苗不同,应用重组DNA技术构建的基因疫苗是把一个或
几个取自病原体的抗原基因插入质粒(这是一种存在于细菌内部,单独不会引起
感染的环状双链DNA分子)。虽然从理论上说,RNA疫苗也同样可行,而且可能
还具有一些优于DNA疫苗之处,但问题在于RNA的稳定性要比DNA差得多,这就
给RNA疫苗的保存和运输带来了诸多不便。因而到目前为止,绝大部分的基础研
究和所有正在进行的临床实验都集中在DNA疫苗上。
重组技术构建的基因疫苗在细菌内进行培养扩增,分离纯化。然后就可以将
疫苗直接注射入接种者的肌肉,或者用基因枪喷射到表皮。不论是那一种方法,
都会有相当一部分基因疫苗能够进入机体的细胞核,指导细胞按照疫苗上携带的
病原体抗原基因合成抗原蛋白。
接下来,这些抗原蛋白有两条出路。其中一部分被分泌出细胞,激活B淋巴
细胞为首的体液免疫;剩下的抗原在细胞内被降解,因为机体细胞完全把它们当
成侵入细胞内部的病原体,并且同时还要在细胞表面打出“我被感染”的信号,
引得杀伤性T淋巴细胞纷纷驻足,群起而攻之,这样一来,细胞免疫系统也被激
活了。
与此同时,你也完全不必担心基因疫苗会像减毒疫苗那样假戏真做,因为所
有病原体自身复制所需要的基因都已经被清除得一干二净。
就是这样一个能够将“鱼和熊掌兼于一身”的基因疫苗,却异常平易近人。
无论是初始疫苗的设计,还是产业化大批量生产,应用现有的生物工程技术做起
来都易如反掌。而且,DNA分子非常稳定,甚至在接近沸点的环境下还能保持原
状,这个特性使得基因疫苗的储存和运输也相对容易得多。基因疫苗的运送很有
可能不必像运输传统疫苗那样一路上需冷藏车保驾、冰箱迎驾,而是轻装上阵,
完全摆脱冷链的束缚。
不过,即使如此功能强大、使用方便的基因疫苗还只是Beta 1.0版本,科
学家已经开始从几个不同方向对其进行进一步的改进。
最直接并且也是最关键的改进就是寻找在一种病原体中,究竟哪个基因编码
的蛋白质才能最有效地激活机体的免疫反应。当然,如果我们的蛋白质研究已经
进行得非常透彻,并且对机体的免疫产生机理了如指掌,上面的任务仅仅在计算
机上就可以轻松完成。
但这样的条件至少要在几十年以后才可能实现。
远水解不了近渴,研究人员只好先用一种原始而有效的办法——穷举筛选
法。把一个病原体的所有基因逐个与质粒融和,统统放在一起,构成了这种病原
体的基因疫苗文库。接下来的任务就是进行动物实验,直到找出效果最佳的那个
抗原基因。当然,谁也不会把每个基因依次去进行实验,一个优化的实验模型是
先把整个文库分成若干较小的子文库,将每个子文库作为整体进行注射,找出效
果最为显著的那一个,然后继续划分该子文库,直至发现效力最强的抗原基因。
同时,最好用单个动物的很多克隆进行实验,这样可以排除个体差异对筛选结果
的影响。
一些科学家在承认上述研究价值的同时,提出一个更为直截了当的方案:管
它哪个基因效果最好,干脆把这种病原体的基因疫苗库整个就作为一个疫苗去免
疫接种。一剂疫苗能包含近三万种不同的质粒,并且单个质粒产生的蛋白质也足
以让机体启动免疫系统。
还有一个增强免疫效果的办法是在构建基因疫苗的同时,向质粒中插入一些
具有特殊功能的信号分子的基因。这些信号分子通常是免疫反应中不可或缺的辅
助力量,有它们的存在,可以使免疫反应事半功倍。
另一种可以改进之处不是挑选什么抗原基因或信号基因,而是来自质粒本
身。关于这一点,研究人员在当初选择质粒作为构建基因疫苗的载体时,可能也
未曾料到还能发笔“意外之财”。
来源于细菌的质粒,其DNA分子与高等动物的DNA有很大差异,一方面体现
在质粒DNA分子中的CG碱基序列出现的频率显著地比高等动物DNA要高,另外
高等动物DNA的CG通常都已经甲基化,而质粒的CG序列则没有。高等动物对这
种未经甲基化的CG序列异常警惕,无需验明正身,直接动用非特异性免疫系统
将其歼灭。
研究者则进一步在质粒的碱基序列上大作文章,如把CG两侧分别改为特定
的碱基序列(免疫刺激序列),就能够收到更加明显的免疫效果。
当然,不论是哪一种方法,在推出基因疫苗的正式升级版本之前,都必须经
受临床实验的严酷考验。
正在各地进行的临床实验,几乎把所有传统疫苗无能为力的感染性疾病都移
交给了基因疫苗,从疟疾、流感到HIV,甚至还包括那些并非感染因素引起的肿
瘤。好在基因疫苗也没有辜负人们的期望,至少到目前为止,没有在临床实验中
引起任何严重的不良反应。同时,尽管第一期实验的检测重点是药物的安全性
能,仍然可以观察到注射进去的基因疫苗已经开始激活机体的体液和细胞双重免
疫系统。
虽然现在临床实验还没有得出最终的结论,但几乎所有人都一致看好基因疫
苗的发展前景。
不过我们必须认识到一点,世界上从来都没有万灵药,基因疫苗同样也不会
例外。也许我们还是套用一句外交辞令最能说明此时的心情:对基因疫苗的未来
表示谨慎的乐观。
最有意义的个性化服务
我怀疑可能从来没有一个时代的人有像现代人这样如此强烈地追求个性化。
我们穿着度身定制的衣着,佩带与众不同的饰物,个性化服务成为网站发展的趋
势,甚至打开计算机时也希望屏幕上显示的是一副有自己特色的桌面布景(尽管
程序的内核完全一样),我们所做的这一切努力无非是在表达一个观点:我就是
我。
但当我们在向自己身上贴满别具一格的标签时,却好像忘记了最应该提供个
性化服务的项目:个性化用药。如果你到医院就诊,医生通常会根据你的疾病千
篇一律地开出同样的药。当然不可否认,这里面也有一点个性化的雏形,例如对
于儿童或是伴有肝肾功能不全的病人,用药量会酌情减少;如果患者恰好属于某
种药物明确的禁忌范围,医生自然会回避使用该药。但仅仅这点个性化显然是不
够的,我们大都有过这样的经历:同样用一种药,大家的用量都在合理的范围内,
并且都没有该药的禁忌症,但最终的疗效却千差万别,可能有些人效果显著,对
自己却收效甚微,说不定还会发生意想不到的严重副反应。如果去问医生,我敢
肯定你将得到的回答是:“唉,各人的体质不同嘛。”这句话自然是不错的,但
每个人都清楚其真正的内含却是:这种事情谁也无法预料,你就自认倒霉吧。兴
许医生还会耸耸肩,两手一摊,使你加深一个印象:这一切都无可奈何。结果,
美国仅仅在1994年一年里就有200万人因为药物的不良反应而“无可奈何” 地住了
院,有10万人因此而“无可奈何”地送了命。
可又有谁会声称对此事负责呢?对我们而言,当我们谈到各人体质差异时,
几乎就面临一个黑箱,我们只知道输入的信息(即药物)和反馈出来的信息(即
患者对该药的反应),至于黑箱里面究竟发生了什么则无从知晓。因此,医生只
能够根据患者用药后的反应来对药物进行调整,却无法未雨绸缪,自然更谈不上
个性化用药。
但无论何时只要看到人类基因组研究加速度前进的步伐,我就会充满信心地
说:这种悲剧性的“无可奈何”注定快要成为历史。
其实在我们测出人类基因组所有核苷酸序列之前,就已经有不少研究者开始
了另一项重要的任务:比较不同个体之间基因组的差异。这项研究的成果不仅将
使我们知道为什么各人对同一种药物会产生不同反应,而且还知道为什么有些人
容易患某种疾病而另一些人却对这种疾病天生免疫。
嗅觉敏锐的医药公司成了这项研究热情的支持者和参与者。就像个性化服务
是网络公司的未来主攻方向一样,个性化用药是医药公司的必然发展趋势。
让我们想像一下个性化用药的情形吧。
当医生认真地听完你的主诉并做完常规检查后,就对你说:“请把你的基因
卡拿出来。”于是你取出一张存储有你的基因组信息的卡片,插入计算机,在分
别与你设定的密码以及指纹核对后,医生方才获准调出你卡片上的信息(为了避
免基因歧视,你的基因卡除了你和医生之外没有第三个人能够合法地从中获取信
息)。计算机将你的基因信息与数据库里的信息进行比较和分析,医生根据得到
的结果为你的疾病做出详尽的诊断,然后安慰你说:“你得了肺结核,而且比较
严重,不过不要担心,我为你开了两个药,一个是异烟肼28型BF亚型β类,另
一个药现有的药库里还没有一个与你的基因型完全符合的,我刚才已经通知了药
厂,十分钟之内就能配好,你只要坚持按照医嘱吃药,不会有任何副作用,很快
就会康复。”你没有必要听明白医生到底在说什么“28型BF亚型”,你只需清
楚地知道一点:这些药都完全符合你的基因型,它们都是自己的个性化药。
走向理性
要论20世纪对世界最具影响力的科学贡献,可能没有一项能够超过抗生素,
仅仅这一项发明就挽救了无数人的生命,把人们的平均寿命几乎增长了一倍,但
时代华纳并没有把“20世纪最伟大的科学家”称号送给弗莱明,而是授予了毫无
争议的爱因斯坦(尽管爱因斯坦的相对论为后来原子弹的发明铺平了道路)。
这个结果其实是众望所归,因为这个评选评比的是最伟大的科学家,而不是
最伟大的科学贡献,也就是说,我们没有必要去权衡抗生素和相对论的重要性,
而应去比较两人创造的过程。
显然,爱因斯坦的创造过程自始至终体现出理性思维的魅力;而弗莱明发明
抗生素,运气在里面占了不少成分。(1928年,弗莱明将一个实验中用于培养
细菌的培养皿没有洗干净就丢到长椅上,然后就去休假了。碰巧这个培养皿被青
霉菌孢子污染,等到弗莱明回来时,他发现青霉菌似乎抑制了细菌生长,这个偶
然发现促成了青霉素的发明)。
其实不仅仅抗生素,幸运女神几乎在所有早期的医药发明中一直是个大股
东,尽管科学家运气以外的因素同样也不可忽视,但仍然有很多人乐意把早期的
医药发明的过程比喻成一伙医药学家闭着眼睛向空中放箭,大多数当然是空箭,
但说不定就正好射中一只飞过的野鸭,至于弗莱明更是射下了一只天鹅。
不过从20世纪70年代开始,幸运女神逐渐抛售手里持有的股份,而医药学
家日益走上理性之路。
由于生物医学的发展,科学家开始能够深入地了解基因如何在我们体内运
作,它们形成什么蛋白酶或受体,这些酶和受体又在我们体内中扮演什么角色。
转眼之间,很多人体生理过程和病理过程仿佛都被我们看得前所未有的透彻,而
这些过程中很多环节又都是一个个可供选择的镖靶。例如发现组织胺受体在胃酸
分泌中的作用,医药学家因而有的放矢地开发了阻断组织胺受体的药物,以缓解
胃酸分泌过多。
但真正使医药开发者患上“镖靶过剩综合症”的还要属人类基因组计划。随
着我们对基因功能研究的深入,还会有越来越多的镖靶暴露在我们面前,对医药
开发者而言,要做的唯一一件事就是选择一个切实可行的有效目标,然后瞄准射
击。
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