I. 黑尔斯考兹(Ira Herskowitz)在去年出版的《自然》杂志上发表的一篇文章中指出,研究克隆基因功能的最好途径是刨制那座能够提供一种显性负表型的突变体,当能表达这种突变基因的质粒在细胞内稳定下来时,它的产物就能显性地干扰宿主基因产物所表现的功能。这将有助于阐明野生型等位基因的功能。在本期《自然》杂志上,弗里德受等(Alan Friedman)的工作通过向细胞内移植一个编码疱疹病毒蛋白VP16片段的基因,从而把这种战略扩展到病毒抗性方面。
野生型VP16激活疱疹病毒immediate early基因的转录,同时也启动了整个病毒转录程序。弗里德曼等已经得到一个片段,它丢失了能够激活转录的蛋白质但依然保留被认为是负责与细胞内DNA结合蛋白进行相互作用的区域。从理论上讲,内源性产生的片断会与侵入的疱疹病毒所合成的蛋白质竞争与细胞内蛋白的结合,这样就防止了病毒自身基因的转录活化。这种理论已被实践所证实——即表达这种片段的细胞能显著地防止病毒的侵染。人们必然会想到,表达这种片段的其它细胞系也会受到保护。
那些作过基因工程操作的细胞将具有病毒抗性,但是,这是一种离体的把戏呢?还是一种包含着新的治疗方式的模型呢?弗里德曼等深信,该法能够发展成为一种有用的人类临床的治疗程序。他们还毫不含糊地建议,这种战略对引致艾滋病的逆转录病毒HIV是行得通的。
乍看起来,通过基因工程手段将抗性引入一个人的细胞就会使此人受到保护免遭病毒侵染,这似乎是难以想象的事。存在的障碍是难以克服的,但是若举HIV为例,我们就能想象到这其中会涉及到什么问题。
通过这种方法首先受到保护的是什么细胞?原则上讲,任何能从可以得到的前体极容易得到更新的细胞都能受到保护,假如基因能够移植入它们的前体细胞中去的话,但实际上,血细胞是最先考虑的靶细胞,因为它们能从骨餹干细胞持续不断地得到更新。幸运的是,HIV侵染的基本上是血细胞、T淋巴细胞和单核/巨噬细胞,这些细胞都来源于生血干细胞,这类干细胞的纯化,至少在鼠类已经获得成功。这样,这些细胞是可以得到的,而且几组对基因治疗的相关目标有兴趣的研究业已表明用基因工程方法这些细胞能表达用逆转录病毒载体引入的新基因。可采用这种程序以便用一种逆转录病毒去抵御另一种逆转录病毒。让我们坚持这种观点即通过该方法能使细胞受到保护。
实验先取出一部分受HIV侵染的骨髓细胞,这当然也包括全部重要的造血干细胞。无论是使用混合的群体或是精选其中的一部分,干细胞都必需用病毒或编码一种能明显干扰HIV在细胞内增殖的RNA或蛋白质的DNA构建物感染或转染。这可以有多种形式:一种与调节蛋白结合的RNA(如果这种RNA - 蛋白质相互作用产生的话);一种反义RNA;形成多体的某些病毒多肽的突变形式,这种突变体能够干扰多体的功能;一种其调节区域已被切除的DNA - 结合蛋白;等等。必将产生的这类蛋白质的含量相对较少,但转录调控元件必须是能在干细胞成熟为T细胞或单核/巨噬细胞的过程中发挥其功能的元件。对其它例子来说,设计这样的显性干扰分子并不像设计VP16那样容易,在VP16分子中明确的分工是显而易见的。此外,该片段必须是无毒的。
此后,必需把修饰好的干细胞注射入人体内,使它返回骨髓中去。为了给移植进去的细胞的生长提供一定的空间,骨髓可以通过辐射或细胞毒性药物处理而得到部分清洗,如果该战略获得成功,那么被保护的细胞系必然会优先增殖,但是,或许它的子代因为它们对HIV侵染的抗性而处于一个优先选择位置上。
我相信,该类型的实验程序会有真正成功的机会,并提议把它称之为细胞内免疫。这是一种其正的免疫反应过程,因为如果它工作,病人就会对HIV侵染表现出免疫能力。但是,该法对未受侵染的人不适用,这是因为它的复杂性以及可能具有副作用,而且在未感染过HIV的人体内还缺少可能的干细胞选择。对已感染上mv的人来说,出于治疗的目的该法或许还会有用,不过,从细胞水平上看,该法依然只不过是一种免疫形式,而不是对病毒的治疗性攻击。
细胞内免疫会不会真正发挥作用?我认为不存在理论上的障碍,存在的不过是实践上的问题。实际问题与基因治疗中所提出的问题相似,它们正在被许多实验室加以研究。细胞内免疫的方案与骨髓移植(这是一个广泛应用的技术)的方案相同。骨髓移植的死亡率高,因为它们通常会涉及到把一种部分匹配的供体细胞移植入受体中。细胞内免疫所移植的是自体细胞,这就会避免产生免疫学上的不相容性问题。
然而至今依然还存在一些悬而未决的棘手问题。一种良好的显性抑制产物是什么?一个良好的表达系统又是什么?而且即使有足够的细胞能被有效的抑制物转化,但也不能保证那些受到保护的克隆均能完好地选择出来用以支配体内的造血系统,尽管我们能够设想出一种共表达的选择性基因来克服这个困难。
利用一种逆转录病毒来携带一个显性的保护性基因,把它直接注射至人体内,这是一种可以想象出来但是却难以实现的实验程序。由于有一种亲干细胞的表面蛋白质,如果上述病毒能在骨髓细胞内定居的话,那么它就是一条直接治疗之路,不需要中间转移和再植细胞。
尽管指出了对HIV进行标准免疫中存在的困难以及设计良好的治疗性试剂中一些问题,我仍然相信细胞内免疫具有与其它即将到来的真正的艾滋病治疗法同样好的机会。弗里德曼(Friedman)等现已证明,在细胞水平上一种显性抑制性蛋白能够起保护性作用,下一步尝试将细胞内免疫应用到动物和HIV上目前似乎是现实的。事实上,HIV可能是一个特别适合的靶子,因为它只在造血细胞内增殖,而且增殖量大,即使对mv只有部分保护作用也是有价值的。
[Nature,1988年第335期]