DNA測試：追查病因的利器（續）

梅娣

嬰兒為何癲癇病頻發？

這個小女孩從呱呱墜地起，她就癲癇不斷。美國密蘇里州堪薩斯市兒童慈善醫院的醫生們想盡一切辦法想要維持她的生命。幾周過去了，所有藥物均宣告無效。最終，她的父母決定放棄，醫療器械被撤掉。這時，她才五周大。

醫生懷疑她有基因缺陷。正當此時，該醫院剛剛開始了一項研究：用新技術快速分析新生兒DNA，瞄準致病基因突變。醫生提供了那個患癲癇的小女孩的血樣。分析只用了50個小時就得出了答案：孩子有一個致命的基因突變，此種情況十分罕見，此前醫學界只有過一例報道。這個小女嬰的主管大夫之一、喬舒亞·E·派特里金醫生說，要是她剛生下來的幾天就做了測試該有多好。“她的病情沒法治療，也不可能做什么來改變結局，”派特里金醫生說，“但是我們能更適當地詢問家屬，免去那些肯定極其痛苦的經歷。”他解釋道，在這個孩子短暫的生命里，她經受了各種重度鎮定藥和插管。

這一新方法被寫成論文，發表在《科學轉化醫學》雜志上。作為概念驗證，該研究以4個嬰兒的實例證明了快速掃描嬰兒全部DNA，精確找到致病基因突變是可以在幾天（而非慣常的幾周到幾個月）之內完成的。研究者表示，這種檢測手段有可能躋身于個體完整基因測序革命的第一批實際成果行列。測試的基本理念是充分利用已知的病癥縮小基因變異的搜索范圍。俄勒岡健康與科學大學基因組分析專家喬·格雷博士說：“這是朝著正確方向邁出的重要一步。”“基因組那么龐大，否則你怎么知道搜索哪一部分呢？”格雷博士并未參與上述研究，他這樣說。若要將測試推廣，當然還需要做更多研究，但他贊賞研究者的努力。“如果人們不像這樣挑戰極限的話，我們也達不到如此成就。”格雷說。

尋找新生兒的基因缺陷

事實上，大約每20個住在新生兒重癥監護病房的寶寶里，就有一個患有基因缺陷。而且常有的情況是，沒人知道是哪里出現了缺陷。論文的作者提到，在7500種已知的基因疾病里，科學家已經發現了其中3500種的缺陷基因，并且有500種已有治療辦法。

為測試他們的方法，研究人員對兩個嬰兒進行了實驗，他們的疾病直到尸檢時才被鑒定出來。研究者很快就發現了基因上的原因。接著，他們又在4名懷疑是基因疾病的重癥嬰兒身上試驗，包括前述的癲癇嬰兒，最后他們迅速找到了其中3個嬰兒體內的變異基因。

研究者還對一名嬰兒的哥哥——患有同樣基因疾病——進行了DNA測序：他的器官左右顛倒。比如他的心臟長在右邊，而不是左邊。所造成的心臟缺陷已通過手術糾正過來了。此前家長聽說孩子的疾病不是遺傳的問題。結果他們的第二個孩子患上了同樣疾病。研究者發現了一個以前從未見過的新的基因缺陷，他們認為這就是病因。聯系了醫生后，他們得知有100多名兒童都有著同樣的、不明原因的疾病。現在研究者正在檢查這些兒童是否也有此基因變異，這意味著變異的基因可能正是罪魁禍首。這樣一來，家長們就能在以后懷孕時進行產前診斷。那名病因未查明的小病人也是派特里金醫生的病人。小病人出生時，他眉毛上面的一些皮膚和幾塊頭皮不見了。幾周以后，他長出了嚴重的水泡，后來幾乎失去了嘴里和全身的所有皮膚，最終死于感染。然而，派特里金醫生仍然一頭霧水，他不知道發病的原因。新方法利用電腦程序依據嬰兒的癥狀搜索基因。正因為只關注新生兒的致病基因，它就避免了倫理問題：得到當前目標問題以外的新發現，比如，發現了導致成年人才會出現的癥狀的變異基因。家長是否真的想知道，自己已患病的孩子還有著日后能引發老年癡呆癥的基因么？

然而，兒童慈善中心兒童基因組醫學主管斯蒂芬·F·金斯莫爾醫生想要告訴人們，這是物有所值的，盡管測試費用高達13500美元（約合83000元人民幣）。他提到，每個重癥監護的小孩每天要花去8000美元（約合49000元人民幣），所以任何能縮短監護時間的辦法都算是值了。比如，一個能夠揭露普遍致命基因疾病的檢測能夠讓家長和醫生了解，繼續使用生命維持手段、希望小孩能夠有所改善只會徒勞無功，引起痛苦。

為了做檢測，研究者要掌握患病新生兒的一切癥狀。是否有軟嬰綜合征？是不是哭聲異常，呼吸困難？將所有癥狀輸入電腦程序，在小孩的DNA中尋找可能誘發疾病的變異基因。盡管4個孩子中有3個的致病基因已經找到，但還沒有治療的辦法——除了給嬰兒哥哥做的手術——那個嬰兒是他們中唯一活下來的。盡管如此，家長們對診斷結果的格外重視還是讓金斯莫爾醫生驚喜不已。當孩子出現了神秘的病癥，全家都踏上了駭人的診斷苦旅。金斯莫爾醫生說：“做過一個又一個的檢查，有些檢查是侵入性的，小孩子很痛苦。孩子的情況越來越糟，很多孩子都始終住在醫院里，也沒有結果。僅僅知道結果也是一種安慰。給出確切的診斷多少就算塵埃落定，家長們總算能說得出原因來。”

基因測序發現血癌元兇

家長們不離不棄的態度讓人們佩服，但當研究癌癥基因的科學研究人員自己罹患癌癥的時候，他該怎么辦呢？

美國華盛頓大學在人類基因組研究上處于世界領先地位，但現在，他們的一位年輕有為、深受喜愛的同事盧卡斯·沃特曼博士患上了癌癥，而這種癌癥正是他傾盡精力在研究的課題。他的病情在快速惡化，而現有的治療方法卻救不了他。據他們所知，此前還沒有人調查過這種癌癥的完整基因組成。“我非常害怕，不敢相信是真的。”沃特曼博士在首次被懷疑是患上了白血病的時候說道，他曾經把醫學學術生涯投入到對這一疾病的研究中。2011年7月的某一天，該大學基因研究所的副主任蒂莫西·利博士召集了本組的成員。他提出，我們能不能不傾盡全力去尋找導致沃特曼博士患上成人急性淋巴細胞白血病的這個變異基因？“時不我待。”他說，自己當時這樣告訴大家，“我們只有這一次機會。”利博士的小組嘗試了一種從來未曾運用過的分析方式。他們為癌癥細胞和健康細胞的基因都做了完整測序，用以對比，同時，還分析了沃特曼的RNA（在化學成分上和DNA類似），尋找基因活動的線索。研究人員為了這一項目把其他的工作擱置了數周，一天24小時不停地開著大學里26臺測序儀器中的一臺，以及一臺超級計算機。他們終于發現了元兇——一個正常基因過度活躍，導致一種蛋白質大量產生，似乎就是這刺激了癌細胞的增生。更好的消息是，有一種很有前景的新藥或許可以阻止失控基因的活動，這種藥物只通過了晚期腎癌的測試和核準。沃特曼博士是服用此藥來治療白血病的第一人。endprint

度過九死一生的難關，從2011年秋天起，他的癌癥開始有所緩解。沒有人可以說沃特曼博士已經痊愈，但逃過了去年秋天的死亡命運，沃特曼博士活了過來，并恢復得不錯。沃特曼博士成了嘗試治療癌癥新方法的第一人。醫學研究人員說，重要的是激發癌癥的基因，而不是產生癌癥的組織或器官——不管是肝臟、大腦、骨髓、血液還是結腸。

一位乳腺癌患者的致癌基因可能和另一位女性患者的截然不同，而實際上可能和某個前列腺癌患者，或肺癌患者的致癌基因更為相似。通過新的抗癌手段，研究人員希望可以依據腫瘤的突變來“量身定做”治療方案，并最終利用藥物一次性影響數個關鍵的異常基因。這種混合制劑和艾滋病治療方式類似，同時使用幾種不同藥物，在數個關鍵部位攻擊病毒。這種被稱為全基因組測序的治療方法何時能夠做到在大眾間普及并被醫保覆蓋，研究人員對此莫衷一是。但他們相信，這一治療方法有巨大前景，雖然至今還沒有治愈的案例。

隨著測序技術成本的顯著下降和基因研究的興起，醫學專家希望癌癥的基因分析會成為常態。正如病理學家通過血液培養來決定哪一種抗生素能夠阻止細菌感染，基因組測序也能夠決定哪一種藥物能夠治愈癌癥。“在你知道患者的致癌基因之前，你沒有辦法來治療癌癥，”利博士說。“在過去的40年中，我們的將軍一直是沒有地圖就上戰場。我們現在做的就是繪制地圖。”大型制藥公司和小型生物科技公司也加入了進來，開始測試藥物，用新藥攻擊致病基因，而不是某一種腫瘤。領先的癌癥研究人員正在創立公司，致力于發現可能引起癌細胞增生的基因，做基因數據分析，并研發和測試針對致病基因的新藥。但是，目前全基因組測序還處在初期階段，且極其復雜。基因序列只是開始——基因片段多達數十億個，就像是一個巨大的拼圖。工作的艱巨之處就是找到關鍵的突變，這需要技術、經驗和直覺，也需要大量的經費。

哈佛醫學院希望最終可以通過全基因測序來幫助癌癥患者確定治療方法，海蒂·L·雷姆負責哈佛醫學院美國聯盟醫療中心個性化遺傳醫學的分子醫學實驗室。她說，聯盟醫療中心會先采取一個相對小的步驟，給疑似患有遺傳病的患者做全基因組測序，希望找到可能導致疾病發生的基因變異。雷姆博士說，沃特曼博士進行的全基因組測序“其復雜程度更高得多”。

基因治療可能是治療白血病等血液疾病的有效手段

雖然運用極其復雜而昂貴的基因測序方法找到了血液病之類疾病的致病基因，但這只是萬里長征走完了一段路程，如果沒能開發出有針對性的治療手段，對病人還是沒有實質性的幫助。幸運的是，科學家們已經有了一些進展，那就是基因治療法。

血液病，包括白血病之類的癌癥，常常在骨髓中開始發病。本來，血細胞是在骨髓中產生的，并且從那里獲得適當地執行其某些功能的能力，如擊退感染的能力，但在罹患血液病時，這種能力消失了。不久以前，在美國血液學會（ASH）年會上，科學家們已經開始提供證據表明，實驗性基因療法——猶如導彈一般精確的藥物——對于那些運用標準治療手段無效的血液病患者來說，可能是有效的和安全的治療方法。美國得克薩斯大學安德森癌癥中心勞倫斯·庫珀博士說：“這令人非常興奮，因為我們看到基因工程免疫細胞在那些有非常嚴重的疾病、經標準治療后又復發的病人身上取得了持久應答，雖然只是初步結果，有了正確的實驗室專業技術，基因工程細胞可以應用于許多病人。”

我們知道，在正常情況下，包含在骨髓內的干細胞發育成3種類型的血細胞：紅細胞、白細胞和血小板。在血液癌癥中，其發育過程被異常血細胞的不受控制而瘋長所打斷。特別是，當被稱為淋巴細胞的異常白細胞積聚在血液、骨髓、淋巴結或其它器官內，并使這些器官增大時，就發生了慢性淋巴細胞白血病（CLL）。雖然很多患者初診為血液病時經標準治療反應良好，但有超過一半的患者對這種療法不敏感，或治療結束后病情復發。

所謂精確藥物，也稱為個性化藥物，是適合于個體患者的創造性治療方法。這種方法可通過先確定患者的基因譜和病史，然后檢查病人現有的臨床數據，以尋找合適的疾病靶點，最后培養基因工程細胞，讓它們精確地攻擊疾病的源頭。這真是前所未有的復雜過程，甚至聽上去有點瘋狂，但是這一復雜過程代表了許多與人類基因組的研究、化學分析、數據挖掘技術及藥物研制等相關的進步相結合，總之，是直到如今的一切科學的綜合結晶。

特別奇妙的是，基因療法用人的DNA基因本身作為藥物。DNA是由核酸這種大生物分子構成的，它可以被催化或由蛋白激活。通常，基因療法將嘗試經由載體引入治療基因以替換突變基因，這種載體能夠穿透靶細胞并將遺傳物質插入該細胞。總之，患者自身的經過重新改造的細胞成為在治療戰爭中的“士兵”：一旦新導入的DNA被基因工程細胞接受，它反過來會產生針對該疾病的治療性蛋白表達。較新的藥物能更精確地定位靶細胞和已知觸發慢性淋巴細胞性白血病發作的蛋白質，能使正常細胞不受傷害，并被證明能更有效地促進癌細胞死亡，是病人更安全的藥物。endprint