毫無疑問,癌癥已經(jīng)成為當今人類健康頭頂?shù)囊欢錇踉?。由于環(huán)境因素,工作壓力等等的影響,加上人口預(yù)期壽命的延長,癌癥已經(jīng)成為人類疾病中的頭號殺手。
與此同時,傳統(tǒng)的治療癌癥的手段卻不盡如人意,不管是放射性療法,還是化學(xué)療法,都存在“殺敵一千,自損八百”的弊端。雖然這些治療手段可以有效解決很多早期癌癥,延長患者的壽命。但是,在殺滅癌細胞的同時,大量的健康細胞也受到牽連。于是,癌癥患者在治療過程中,需要忍受各種藥物副作用的襲擾,生活質(zhì)量也會大打折扣。對于那些發(fā)現(xiàn)較晚的癌癥,目前的治療手段更是捉襟見肘。
還好,一項研究使得我們有希望徹底解決癌癥問題,這就是RNA干擾(RNAi)技術(shù)。最近,美國的Alnyam制藥公司宣布,他們已經(jīng)可以利用RNAi技術(shù)解決肝癌問題,甚至有希望將癌癥這朵烏云徹底吹散。
那么,什么是RNAi技術(shù)?這種治療手段與以往有何不同呢?
設(shè)計手冊和生產(chǎn)圖紙
要搞清楚RNAi技術(shù),我們還需要從人體的遺傳物質(zhì)說起。大家現(xiàn)在比較熟悉的就是DNA(脫氧核糖核酸)了,這是我們?nèi)梭w乃至整個動物界和植物界所有生命體的設(shè)計藍圖。如果把我們的身體比作一個工廠的話,那么DNA就像是產(chǎn)品的設(shè)計手冊,上面記載了所有蛋白質(zhì)的設(shè)計和制造信息,我們把每一個蛋白質(zhì)的信息都叫做“基因”。有了DNA這個設(shè)計手冊,人體就可以生產(chǎn)出合適的蛋白質(zhì),保證能量代謝和物質(zhì)代謝的正常進行(簡單說,就是吃喝拉撒),維持生命的正常運轉(zhuǎn)。
但是,人體不是個小作坊,而是有著數(shù)不清流水線的大工廠。人體需要合成的蛋白質(zhì)多達10萬種以上,如果每次都把DNA這個設(shè)計手冊搬到生產(chǎn)現(xiàn)場,不僅費時費力,而且還有磨損的可能。所以,解決的辦法就是,給每條生產(chǎn)線單獨的生產(chǎn)圖紙。只要把這條流水線所要生產(chǎn)的零件描述清楚即可,而這種生產(chǎn)圖紙正是信使RNA(mRNA)。
在生產(chǎn)蛋白質(zhì)之前,人體細胞會根據(jù)DNA信息,制造攜帶同樣信息的mRNA,這個過程叫做轉(zhuǎn)錄。與DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)不同,合成的這些mRNA,就像單獨的一根鞋帶。并且,與DNA的大而全不同,mRNA顯得短小精悍,職有專司。
在通常情況下,我們的身體工廠都會依靠DNA這個設(shè)計手冊,RNA這個生產(chǎn)圖紙去制造合適的蛋白質(zhì)。但是,我們的DNA并非是總能精確地指導(dǎo)生產(chǎn),并且它們本身也會出現(xiàn)問題。比如在強烈紫外線的照射下,組成DNA的核苷酸會缺失,于是錯誤的DNA,轉(zhuǎn)錄成了錯誤的RNA,錯誤的RNA又變成了錯誤的蛋白質(zhì),最終讓細胞喪失了正常的功能。
細胞喪失了原有的功能,遠不止自行死亡那么簡單。其中,有些細胞變成了好吃懶做的吸血鬼,增殖成了它們唯一要做的事情。它們會同正常細胞搶奪營養(yǎng),搶奪氧氣,甚至?xí)颜<毎麛D出正常的位置。對!這些破壞性的變異細胞就是癌細胞。
可能有人會說,既然癌細胞的產(chǎn)生,是因為它們的設(shè)計圖出現(xiàn)了問題,那么把這些設(shè)計圖修好不就行了。不光是癌細胞,所有的因為基因缺陷引起的疾病,理論上都可以用這種方法治愈。
實際上,早在20世紀70年代,美國科學(xué)家Frienmann和Roblin就提出了基因治療的概念。
最初,科學(xué)家的想法是,把正常的基因植入異常的細胞中,這樣就可以解決疾病的問題了。從20世紀80年代末期開始,這項工作就一直在進行,并且確實產(chǎn)生一些成功的案例。比如,1990年,美國國立衛(wèi)生研究所(NIH)臨床中心利用轉(zhuǎn)基因技術(shù),將合成腺苷脫氫酶(ADA)的正?;?qū)肓艘幻?歲女孩的白細胞,最終成功治愈了疾病。
但是,直接修改DNA這個方法并沒有我們想象的那么完美。由于病毒插入基因片段的位置是隨機的,所以,很可能會干擾正?;虻幕顒印T?002年,這種擔心成為事實,在法國的一項臨床試驗中,有4名患者由于一個基因被意外激活,患上了T細胞性白血病。另外,還有患者可能因為對“運輸”外來DNA的腺病毒產(chǎn)生嚴重過敏反應(yīng),誘發(fā)死亡。
于是,基因治療幾乎陷入了僵局。
讓癌細胞沉默的RNA
值得慶幸的是,我們還有備選方案。在文章開頭,我們就提到,實際指導(dǎo)合成工作的還是mRNA,所以只要抑制了錯誤mRNA的活動,一樣可以起到治療的效果。特別是,對治療癌癥而言,這樣的定向打擊顯得更為重要,也就更具有優(yōu)勢。這種方法正是RNA干擾技術(shù)(RNAi)。
在正常情況下,指揮蛋白質(zhì)合成mRNA是一根單鏈??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象,如果添加一根可以與目標mRNA互補結(jié)合的RNA鏈的話,兩者結(jié)合形成RNA雙鏈就會被細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)裁剪,最終被降解掉。
我們可以簡單想象一下,mRNA就像是一條單獨的拉鏈,上面的編碼遺傳信息的堿基就像是拉鏈的齒。當一條mRNA獨自存在的時候,并不會引起細胞中那些清潔工(主要是一些酶)的注意。但是,一旦有配對的RNA出現(xiàn),它們就有可能像被拉拉鏈一樣被拉緊起來。于是,這樣拉在一起的拉鎖就會被細胞清潔工識別為異常的垃圾,切成小段,送出細胞。
結(jié)果就是,適當?shù)丶尤脒@些外源RNA就可以“關(guān)閉”基因,或者說讓它們一直“沉默”下去。雖然那些壞基因的DNA仍然完整地存在于細胞之中,但是它們再也不能興風作浪了。這就是RNAi,一項劃時代的技術(shù)。
再后來,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),如果直接放入與目標mRNA序列相同的,已經(jīng)“拉好拉鎖”的雙鏈RNA,可以更高效地降解目標mRNA。更有意思的是,這些輸入的雙鏈RNA在被裁切之后,又會重新進行合成完整的雙鏈RNA,之后再去摧毀更多的mRNA。這樣一來,壞基因就被很好地控制了。
本次公布的藥物ALN-VSP中就含有人工合成的雙鏈RNA,它與肝臟腫瘤用于編碼兩種蛋白質(zhì)的信使RNA相匹配,那兩種蛋白質(zhì)分別是促進腫瘤血管生長的血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和加速腫瘤細胞快速分裂的紡錘體驅(qū)動蛋白(KSP)。 這些未來的RNA和任何與之匹配的、與腫瘤生長相關(guān)的mRNA,阻止蛋白質(zhì)的繼續(xù)產(chǎn)生,從而使腫瘤停止生長。
沉默的機會和風險
RNAi技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,為我們對抗癌癥提供了有力的武器。就目前來看,RNAi技術(shù)至少有幾個好處,首先,這種治療有很強的針對性,在殺滅癌細胞的同時,很少會誤傷正常細胞;其次,經(jīng)過改造的外源RNA可以攜帶指示劑或者藥物,一方面可以在早期診斷中發(fā)揮作用,另一方面,可以更加猛烈快速地消滅癌細胞。
目前,相關(guān)藥物的研究已經(jīng)進行得如火如荼,有些已經(jīng)進入了二期臨床試驗。比如,Santaris生物制藥公司研制的,針對慢性粒細胞白血病的SPC2996;杜克大學(xué)研究的,針對轉(zhuǎn)移黑色素瘤的NCT00672542等等,這些藥物均被寄予厚望。
不過,RNAi技術(shù)并非盡善盡美,它不可避免地存在自己的局限性。比如,外來的RNA對機體來說仍然是異物,因此會引起免疫反應(yīng)。如果免疫反應(yīng)嚴重的話,同樣會影響患者的正常生活。同時,引入的外來RNA也會有“眼花”的時候,它們可能找錯了配對對象,從而使正常的RNA被降解,影響了細胞的正常生理功能。
不管怎么樣,RNAi藥物的出現(xiàn),以及臨床試驗的突破,對于急需對抗癌癥的我們來說都是好消息。只是,我們對生命機理的了解仍然太少。如何避免風險,取得更好的療效,還有很多工作等待我們?nèi)プ觥?/p>