◆◇特稿◆◇ 基因治療何去何從 生物組院士、生物醫學科學研究所研究員　彭汪嘉康 人類體內有5兆個細胞，每個細胞的職責都受訊號來指揮，這個指 揮中心是位於細胞核中含有去氧核糖核酸（DNA）的基因內。動、植 物無論大小，在它們的細胞內都含有一定數量的去氧核糖核酸，如 老鼠與人類的細胞內都含有3億個相同數目的核酸單位（Base Pair, b.p.），含有最少的是Oxphage為500 bp。每個基因皆含不同多寡的 去氧核糖核酸，有的基因僅含幾十個單位，有的基因則擁有上千個 單位，每個基因都有它的特殊功能。現在約知人類共有100,000個基 因，但被證實由基因引起的遺傳疾病則未超過5,000個，所以到目前 為止，尚有很多基因，擔任何種工作？機能？都還是一個未知數。 在正常人體內擁有最多個基因的是腦（3,195個），其次是心臟（ 1,195個），最少的則是紅血球（8個）。臨床上顯示，由基因缺陷 而引起的遺傳疾病約佔新生兒的4%，其中1∼2%是由單一基因異常而 引發，如常見的Sickle Cell Anemia、Cystic Fibrosis、 Duchenne/Becker Muscular Dystrophy、Thalassemia及 Phenylketonuria；不常見的有 Severe Combined Immunodeficiency (SCID) Syndrome、Lesch - Nyhan Syndrome及 不同的脂肪及碳水化醣貯藏病。最近10年來，漸漸證實了所有的腫 瘤細胞都是由基因的突變、失落、轉移或擴增而引起，既是由基因 的改變而引起的疾病，自然應該由重建正常基因著手來對症治療。 簡單來說，基因治療是取一段外來的去氧核醣核酸，利用物理或 生物方法轉植入罹患因基因的缺陷或突變所引發的先天性代謝缺陷 （ Inborn Error of Metabolism）或疾病病患體內的治療方式，經 由矯正，進而恢復其正常功能。基因的移植似魔術一樣的神祕，如 能成功，將可造福患者，使其終身受益。因為在基因治療之前，對 這種缺陷治療多只限於彌補，如補給酵素（Enzyme）、因素（如 Clotting Factor）、基因的產物：細胞素（如Cytokine、 Interleukins、 Thrombopoitin、Erythropoitin等）或補給缺陷的 細胞（如CD4細胞、胰島腺細胞、Dopamine分泌細胞）等，但這些補 給方式需長期永久性的進行，有很多不理想的地方。由於分子生物 學及技術的猛進，使 DNA的結構及功能明朗化，也使基因治療可行 性大增。基因治療並非偶然蹴成，而是累積了多人研究的結果。早 在1871年，發現萊茵河的鱒魚細胞內含有DNA；1943年，Avery、 Mclarty及Macleoud發現，細菌中的DNA有遺傳的作用；1953年， Watsen及Crick發現DNA在結合組織上屬於雙螺旋（Double Helix） ；1958年，Kornberg發現DNA Polymerase後，才可以在體外管內複 製DNA；接著在1960年，發現 DNA Ligase及第一個Restriction Enzyme使我們能任意剪接所需的 DNA；又在1967年，發現可以利用 細菌的Plasmids (Extra-Chromosome Piece of DNA)來做基因的同 源繁殖，有了這些工具我們才能如願的自由剪接、繁殖所需的基因 ，以供治療之需。所以臨床基因治療必備的條件，是需先選定一個 合適的疾病，並確認此疾病的基因缺陷，然後能夠在體外製造其有 關的正常基因，而後將之轉植入體內，並能確知其效能，控制（ Regulate)並維持在體內的機能。基因的治療歷經了一個很漫長的過 程，目前也仍在繼續努力中。最早的基因治療是在1970年，Dr. Stanfield Rogers幫一個德國醫師治療一個罕見的隱性遺傳疾病： Arginemia，這類病人會引發嚴重的神經系統變化，以及因缺少 Arginase而引起血液及中樞神經髓液中將累積過多的Arginene，他 利用Shope Papilloma Virus來給病人感染，因為那種病毒內會有 Arginase，結果沒成功。直至1980年Martin Cline，UCLA大學醫學 院血液科主任，在沒有得到允許情況下下治療二個罹患地中海型貧 血的病人，一位是猶太公民，一位是義大利公民，主要是把正常的 製血基因轉移到骨髓母細胞內，結果也沒有成功，他也因此受罰， 被取消所有的Grant。一直到10年以後，才慢慢恢復元氣。為了避免 基因治療的濫用，1973年美國國家衛生研究院成立一個小組，專司 推動基因治療的臨床試驗及控制；1976年成立RAC（ Recombinant DNA Advisory Committee)制訂正式的管制條例；1988 年正式有第 一個合於規定的基因治療計畫開始進行；1990年又進行了第二及第 三個基因治療臨床試驗。最近基因治療研究計畫申請的案件大幅增 加，光是1995年上半年內就有24個計畫被審核通過。 人體基因治療已在世界各國發展，美國從1990年到現在（1995年 6月）已進行了120多個計畫，實驗病例則超過700例；歐洲各國，也 先後制訂法規，除了德國之外，美、法、義大利、比利時及荷蘭等 國都有針對遺傳疾病及癌症的基因治療；在東南亞、日本也制定了 相關法規，1995年更訂定基因治療為重要國策之一，並把重點擺在 先天或後天免疫性缺乏症及癌症上面；在中國大陸方面，於1993年 首先使用基因治療血友病，但成效不佳，所以並無制定法規；台灣 目前也無相關法規可遵循，但已有幾個大學醫學院及本院生醫所的 癌症臨床研究中心在著手籌備遺傳疾病與癌症的基因治療，希望衛 生署早日能公佈所訂的法規，以便合法執行。 目前基因治療的方向集中在遺傳疾病、癌症及後天免疫性缺乏症 上，也有少數用在治療血管阻塞或慢性關節炎方面，所以在治療上 ，全球有一致的共識，只從事體細胞（Somatic Cell）缺陷的彌補 而不做胚胎細胞（Germ Cell）的治療。 在美國真正被RAC通過的第一個基因治療計畫，是1988年由國家衛 生研究院外科主任Dr. Rosenberg, Anderson及Blaese在腫瘤體外所 分離及培養的TiL（tumor-infiltrating lymphocyte）以 Retroviral Probe帶Neomycin Phosphotransferase Gene再放回病 患體中，來追蹤TiL細胞的去向而設，結果發現5%強的TiL細胞，會 走到腫瘤旁邊。1990年，通過了二個基因治療計畫，其中一個是由 Dr. Michael Blaese提出的以ADA（Adenosine Deaminase）基因來 治療對此有缺陷的病患。 在遺傳基因治療所利用的基因傳遞法可分下面二大類： （一）物理方法 Ａ、增加細胞表層的滲透力，使DNA能進入細胞：如利用Calcium 　　　 Phosphate Coprecipitate DNA。 Ｂ、Electric shock：利用Electroporation。 Ｃ、Novel Method：利用Liposome來傳遞。 Ｄ、Coating DNA with Protein。 Ｅ、注射：以Gene Gun打入組織內。 （二）病毒方法 利用不同種類的病毒，如Retrovirus (ReV)、 Adeno-Associated Virus (AAV)、Adenovirus (Ad)、Herpes Simplex Virus (HSV)及 Vaccinia Virus (VacV)，每個都有它的優點與缺點，如利用ReV它 的缺點是只能在分裂的細胞中傳遞，而傳遞率也較低。另外，可能 會引起在位突變（Insertional Mutation），造成癌基因或抑制基 因的機轉或突變，而引起難以預料的嚴重後果。以 Ad為傳遞時，可 以進入不分裂的細胞內，Titer很高而感染率也高，但常會引發體內 抗體的對抗，使因感染而帶入的基因無法發揮其功能，所以最近亦 不常再見使用這種方法。利用Liposome傳遞是個非常看好的一個方 法，因無毒性不會引起敏感，可控制傳遞率，尤其是它的新產品 DC-CHOL，帶有正離子，容易進入細胞，可以傳遞DNA、RNA、 Antisense等。下列遺傳疾病目前已使用基因治療，如 Alpha-1-Antitrypsin Deficiency, Cystic Fibrosis, Familial Hypercholesteronemia, Fanconi Anemia, Gaucher Disease, Hunter Syndrome及SCID-ADA。 我們先來看看1990年7月通過的對ADA基因缺陷的免疫缺陷症臨床 計畫，第一個病人是4歲女孩，其治療效果非常好，可以說是唯一可 以直接顯示有顯著進步有效療效的一個代表案例。在治療後10個月 ，她的T細胞自571升到1995，淋巴腺的ADA數量也由0.6升到8.3，淋 巴腺球對PHA及OKT-3反應率也大大增加，所以針對這個疾病來說， 是絕對成功的，目前已有二個病人，都能享有正常生活，所以去年 又用同法治療4個病人。最近，義大利有報導指出，利用臍帶血細胞 來做傳遞細胞，其效果非常好，這是唯一早期成功的基因治療。但 對癌症的治療就不似遺傳疾病一般，因為癌症是由多種基因引發， 常常無法正確指出何種變化是關鍵主因，即使是同一個癌症，其致 因也並不完全相同，所以無法斷言那一種基因彌補會有效。在累積 的24個癌症基因治療中有以細胞素基因放入癌細胞內或TiL細胞內， 有以HLA基因來增強癌細胞的Antigenecity；有以人Suicide基因放 入癌細胞內；有以 Suppressor基因或抗癌基因，或以MDR基因放入 骨髓內，以增加正常骨髓細胞的抗藥性，來減低高劑量所帶來的副 作用。 每次醫學治療上有突破的創舉時，就會引來許多新的看法、新的 鼓勵與新的希望，但是，試驗進行中一定會遭遇很多困難及阻礙， 致使計畫停滯不前。既然人類絕大部分的疾病是因基因而引起，理 所當然也應從基因治療方式來著手進行，十月份的Time雜誌指出， 去年美國國家衛生研究院花費近200億的資金在基因治療上，而結果 卻不成比例，該院的院長Dr. Harold Varmus覺得應該徹底檢討一下 ，是否應重新回到實驗室理找出有效的步驟，對基因的有效傳遞、 機能發揮、合宜的控制有更多的了解，以達到理想的療效，讓我們 大家齊為公元2000年的來臨，作為我們對基因治療的新期望。