基因与基因治疗----彭朝晖-第1章
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基因与基因治疗彭朝晖
2002年06月10日 10：37
主持人：〃会当凌绝顶，一览众山小〃，圣凯诺·世纪大讲堂。早在1865年的时候，奥地利有一位植物学家，他叫孟德尔。他通过植物的杂交，提出了一个概念，叫遗传因子。这个遗传因子就是我们今天说的基因。从那个时候开始，一直到现在，150多年的时间，基因技术发展是汪洋恣肆，一发不可收拾。今天主持阿忆就给大家请来了彭朝晖博士，由他给我们讲一讲〃基因与基因治疗〃。好，有请。
好，这个话题太深刻了，咱们先由浅入深。一般到我们这个节目做嘉宾，这些嘉宾来之前，我要做一些功课，了解一下他，有几种途径，一个是您自己发来履历，一个是我到网上查一查。结果发现您发来的履历和我在网上查到的结果，您这里面缺了好多东西。直接从您留学开始说起，我很关心您留学之前上的哪一所大学？
彭朝晖：原来在第一军医大学本科，后来上硕士在第四军医大学，在西安。
主持人：你看看，这两个学校都很棒。一般履历做隐瞒的都嫌自己学校不好。您这两个学校很棒啊。第一军医大学是哪一年到哪年上的？
彭朝晖：是从1972年到1976年。
主持人：那第四军医大学呢？
彭朝晖：第四军医大学在西安，我主要是在那里读硕士研究生生物化学硕士。
主持人：是1976年读到了…？
彭朝晖：不是，是1980年到1983年。
主持人：开始学基因是在两个军医大学，还是出国以后呢？
彭朝晖：没有，因为我们是医学院校，医学院校其中最基本的基础课像生物化学，那时候就涉及到基因，但是在这个之前我们上学的时候是很少的。涉及到基因的问题主要是在上研究生以后，也就是从1980年以后。
主持人：正经地进入到这个行业开始研究它是什么时候？在日本还是在美国？
彭朝晖：做基因这方面的研究，实际我做基因治疗已经有十多年了，应该说在中国就做过，到日本去还是继续，后来到美国去也是继续。到美国的加州大学UCLA也是在继续做基因方面的研究。后来到美国两个生物制药公司继续做基因治疗。所以我这十多年一直都是在基因的研究、开发和产业化，到现在可能就会做这一件事情。
主持人：最后一个问题，1990年的时候，您在什么地方？
彭朝晖：1990年的时候我是在中国。
主持人：您是1997年回国的吧？
彭朝晖：我是1997年正好是圣诞节那一天到的深圳。
主持人：是这样。为什么要问1990年您在哪儿呢，我记得是1990年的时候，人类基因组计划在美国10月1号开始了。据说那个时候美国连出租司机都知道，说投资30亿美元，搞定30亿个核苷酸，有这个说法？您当时听到这个消息很心潮澎湃吗？
彭朝晖：当然是。这个计划是1990年10月1号正式启动的。实际上在1989年的时候，就由UC Berkeley的校长就动议，要做人类基因组计划。实际在这之前，为什么要提出这样一个话题呢？
就是大家知道美国的矿业工人在开煤、挖矿的时候，这些人很容易生肿瘤，当时美国能源署就讲能不能把这些人到底是因为什么基因改变了，然后产生肿瘤，要搞清楚，那么与会者认为，要把这样一个问题搞清楚，相当于把人的整个30亿核苷酸组成的基因组的顺序全部搞清楚，才能够搞清楚是因为什么突变了。所以这个计划是非常庞大的，得到了全世界很多国家的参与，我们中国也参与了。
主持人：通过这一段简短的交谈，我们已经大致知道您和您的事业了。接下来我们就马上由您带来讲演报告，这个报告的名字叫〃基因与基因治疗〃。有请。
彭朝晖：首先我来先介绍一下什么是基因？基因我们用通俗来讲，基因是生命之本，世界上自然界的物种千变万化，千千万万种，那么过去宗教认为上帝创造了物种，其实这个物种的上帝是什么呢？就是基因。基因又保持了它的遗传性，这样才有生物本身的连续性和稳定性。比如说人与猿的不同，到底是劳动进化的结果，还是根本上就是物种的上帝基因的不同，我主张后者。
从专业学术方面来讲，什么是基因呢？基因就是为蛋白质编码的DNA顺序，这种基因和蛋白质的关系，就是说蛋白质是基因的表达产物。那么在人类基因组，刚才已经提到了有30亿个核苷酸的顺序构成了。那么真正在这里面起到基因作用的只有5％，95％以上的都是一些非编码顺序，也就是非为蛋白质编码的顺序。过去认为人的基因可能有10万到14万个，人类基因组计划的草图在2000年6月26号完成了以后，确定人类的基因大概有4万个。当然这个还没有最后定论，还有一些再讨论的地方。
那么基因的研究在1958年Crick提出了生命信息的流动法则，就是遗传的中心法则，这个法则就是指的基因DNA是可以复制的。那么这样细胞才能够生长，物种才能够遗传。由DNA然后转录生成RNA，再由RNA翻译成蛋白质，这样的一个过程就是一个密码的一个转变过程。比如我们说DNA是一些脱氧核糖核苷酸，到RNA是核糖核苷酸，那么到蛋白质是氨基酸。蛋白质就是基因的表达的产物，而且是生命外在的一种表现形式。比如说我们人，每个人长得的都不一样，并不是说你的基因不一样，而是基因表达的蛋白质它的外在表现是有差异的。那么这样一个从DNA到RNA，从RNA到蛋白质这样的一个生命信息流动法则是在所有的生物都是这样一个流动法则。
那么下面我介绍一下，当然基因研究的历史是非常长了，但是主要的研究历史是近60年以来的研究。就是从1943年到2002年，这样的一个过程。主要的一些里程碑的事件有哪些呢？我来简单地说一下。第一个就是1943年人们证实了肺炎双球菌它是可以相互转化的。肺炎双球菌有粗面的，有光面的。那么用粗面肺炎双球菌的DNA，可以把光面的肺炎双球菌可以转化成粗面的。那么这个时候1943年人们开始认识了DNA这个基因是一种遗传物质，这种遗传物质叫DNA。
1953年可以说是近代分子生物学开始的年代，Crick发表了DNA的二级结构，叫双螺旋结构。这篇文章发表在1953年4月25号，就是《自然》杂志上面，从此开始了近代分子生物学。
刚才我们提到了，随后1958年Crick提出了遗传学的流动的中心法则，刚才我们已经讲了，很快到1966年，遗传密码就破译了，这个地方大家不要混淆了，和2000年人类基因组计划的这个密码，这个密码是决定到底每一种蛋白质里边的每一种氨基酸是由DNA里边哪几种核苷酸所决定的，而且决定的规律是什么，1966年就破译了。到1965年，人们在细菌里边发现了耐药基因，这个基因在细菌的质粒里边。我们知道，当我们在医院里边，一种抗菌素开始应用的时候，它可能非常有效，随后效果就越来越差，原因是什么的？细菌由于受到外界环境的压力，它发生了基因的一些改变，产生了抗药基因，所以这个抗菌素对这个细菌就没有作用，作用就比较差了。
1971年开展了近代基因工程。基因工程就是在这一年发现了基因工程的〃手术刀〃，叫限制性内切酶。这种内切酶可以把基因在特异的部位进行特异的切割。我们知道基因是非常大的，怎么去研究它呢？就需要一种酶在特异的部位去切割它，把它切小。然后人们才能够去进一步地研究。很快到1976年，世界上第一家基因工程公司叫Gene Tech，就在美国California州就成立了，随后到1977年，第一次把人的胰岛素基因，就在大肠杆菌里边表达出来了。我们知道人的胰岛素是由人的胰岛细胞产生的。这个量是非常少的，糖尿病人非常多，你怎么可能得到这么多胰岛素呢？所以你只能从动物一些组织里边去提取。这个远远满足不了市场的需求。那么有这样的通过大肠杆菌来生产人的蛋白质，1977年。那么到1979年，人们就合成了第一条基因，随后1980年培养了第一个转基因动物就是转基因的老鼠。1981年第一个转基因的植物，1982年美国药品食品监督管理局叫FDA，就批准了第一个基因工程产品重组人胰岛素就上市了，从此基因工程、蛋白质药物进入了市场，带来了巨大的科技的推动和商业的利益。
1984年也是与基因有关的，建立了DNA的指纹技术。1989年，人类基因组计划就开始启动了，到1990年10月1号就正式进入这个计划。还有到1997年，我们知道第一个克隆羊Dolly就出世了。还有2000年的6月26号人类基因工作草图就基本完成了。随后对于它功能的认识，还需要相当长的时间，所以有了基因组学。主要是研究这些遗传的语言，这个顺序知道了，这一段是干什么用的，你不一定很清楚了，可能需要很长的时间才能把它搞清楚。那么在2001年，也就是去年，已经就把基因组的图谱和初步的结果已经公布出来了。那么基因研究60年的历史，基本上这样一些重大的里程碑实际上就是一个个诺贝尔奖金获得者的一个历程。
刚才我介绍了基因的一些基本的概念和发展，下面我就要介绍基因治疗的发展。
彭朝晖：基因治疗是1989年，美国开始批准第一个基因治疗方案，当然这个基因治疗方案（用的）还不是真正的一个治疗基因，用的时候不是治病的一个基因，而是一个示踪基因，看一看人们构建的这样的一些基因治疗的药物，到体内去了以后，能不能按照实验室的一些分布和研究的一些机制去起作用。这个取得了成功，我们中国在80年代的后期，也已经早就进入了基因治疗的研究。到1990年，第二年，美国NIH的Freuch Anderson，就开始真正的做了第一个基因治疗的病人。这个病孩就是一个严重免疫复合缺陷症。他必须出生了以后就要放在一个无菌罩里面，因为他这个免疫功能严重缺陷，如果接触空气就会发生感染，是很难存活的。这个病人进行了基因治疗以后，后来这个孩子都背着书包上学去了，也获得了初步的成功。
1991年开始就出现了体细胞和基因治疗的一些法规，我们中国1993年也正式颁布了体细胞和基因治疗的法规，到2000年基因治疗在肿瘤、遗传病，以及心血管病上的治疗已经取得了一定的成功，给人们增加了极大的信心。
我们讲基因治疗的发展这样一些基本过程，到底什么是基因治疗呢？基因治疗就是改变细胞遗传物质为基础的一种生物医学治疗。所以它是改变细胞的遗传物质。我们以前知道用过很多的药，这些都是很难改变直接作用于遗传物质基因去起作用的，而基因治疗是对着基因来的，是对着生命的本质去进行的。
那么基因治疗的用途主要用于严重威胁人类健康和生命的疾病，如恶性肿瘤、心血管病、遗传病和爱滋病，还有一些其它十多种的疾病，当然这样的一些疾病都是非常复杂的，需要综合治疗，但是基因治疗给解决这样一些严重威胁生命和健康的疾病，提供非常好的一种技术和手段。
比如说我们以肿瘤为例。肿瘤现在认为是一种基因病。那么这种基因的改变它可能是物理因素，比如说射线，像原子弹爆炸以后产生的α射线，还有这样的一些（射线）照射，可能去破坏基因，这个地方（比如说）切尔诺贝利核电站，当时前苏联发生这个事故以后，后来过了数年，联合国一个环境科学专家团到这个地方去考察的时候，他们一看，前面一群似鼠非鼠，似猪非猪的动物疾驰而来。他们感到非常奇怪，跳上汽车，定睛一看，原来是突变的老鼠。这个时候鼠大如猪，基因发生了改变。所以这种突变往往可能是有害突变，大部分的突变都是有害突变。
还有化学因素，比如说煤焦油，就是烟筒里边的叫煤焦油，还有黄曲霉素，发霉的花生这种霉素以及一些氧化剂都可能去改变你的基因。
还有生物因素，就是病毒。病毒的DNA，这个DNA它可以随机插到，感染了人的细胞以后，可以随机地插到人的基因组里边去。这种随机地插入可以破坏正常的人的基因组整个的组织结构，有可能就激活一些癌基因。最后肿瘤的发生是一种基因病，它主要靠原癌基因的激活，以及抑癌基因，就是肿瘤抑制基因失活，这对矛盾平衡的失调所造成的。
比如说肿瘤的发病情况，在我们中国你们可能还不太了解，就是肿瘤病人每年的发生率在我们中国要大于200万人，需要治疗的肿瘤病人每年大概有500万人。因为肿瘤病给我们中国每年带来的经济损失大于1500亿人民币。这些数字都是非常惊人的。比如在世界上肿瘤病人每年发生大于2200万人，每年因为肿瘤死亡的人数大于600万人。那么做肿瘤的一些药物，一些肿瘤治疗的药物，每一种的年销售额很多都是每年大于15亿美元以上的。这个市场它未来的前景是非常大的。
我们前面谈到了基因治疗的一些发展，基因治疗的一些基本概念，和基因治疗的用途。那么还有基因治疗到底是怎么做，人们有一些策略，就是总的来说分为一种体外的方法。所谓这种体外的方法实际上并不是在体外怎么做，而是需要用它的产品形式是一种基因工程改造过的一种细胞。把这个细胞导入到人体去。还有一种就是直接做成的基因治疗制品，可以直接注射。
在这些策略里面，第一个就是基因置换。比如说，这个体内有一个基因它出毛病了，或者发生突变了，有缺失了，可以把这个基因把它置换出去。这是最理想的基因治疗一种的方法，一种策略。
第二个就是基因修复。我们知道基因由这些核苷酸构成，或者叫脱氧核糖核苷酸构成，它某一个（核苷酸）发生突变以后，我们把这个换出去，就像这个墙这个地方有一块砖头坏了，我们把这块砖头拿出来，再弄一块新砖补进去。这也是非常理想的办法，但是目前实际上是很难做得到的。
第三种方法就是基因替代。这种基因替代也就是说体内有一种基因改变，我们用一个正常基因再把它导入进去。用正常基因去替代这个有害的，已经发生改变的基因，在体内发生共存。
还有一种就是基因失活。我们刚才说特别是肿瘤，肿瘤里有一些癌基因它激活了，我们需要把这个癌基因的活性失活，这样达到治疗肿瘤的作用。还有一些就是免疫调节基因的作用，也是大部分用于肿瘤的。我们现在知道有很多免疫调节的细胞因子基因都可以，很多都用于做基因的治疗。另外还有一些其它的方法。目前主要基因治疗的策略是基因替代治疗。
那么这个基因并不是像我们，比如说打青霉素，打到肌肉里边去，然后青霉素这个药物分子就可以通过细胞膜进到细胞里边去。当然青霉素是治疗细菌（病）的，可以通过细菌的细胞膜进去，然后杀灭这个细菌。但是这个基因，它是自己不能够进去的，你必须要有一个转导系统，把这个基因导入进去。所以基因要进到细胞里面去，需要有一个载体。那么这些载体是什么呢？也是通过不同基因工程的技术改造过的一些DNA，这些DNA可以来源于病毒�
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