第39章 遗传医学造福人类指时可待

（And Soon，the Fruits of Genetic Medicine）

《芝加哥论坛报》1986年3月9日，星期日

看上去，罗伯特·莱德利的最新发明就像一台鲁布·戈德堡漫画中的机器，满是盖革计数器、塑料碟子、机械臂和微波炉。但实际上，它是一个技术上的奇迹，在人类遗传学研究中具有无可估量的意义。

在华盛顿特区乔治敦大学医学中心莱德利的那间工作室，莱德利搞出来的东西不是别的，是世界上第一台“自动遗传分析仪”（AGA）。

这台机器占据了整整半个房间。它全部自动操作，可以对患者的DNA或遗传物质进行测试，能够立即检查出8种遗传疾病，其效率要比一名实验室技术人员快10倍。

一些诊断——如在遗传上是否易于患上100种不同遗传疾病中的某一种，或是否易受环境因素影响——如果人工进行的话要花数月时间，而AGA一个星期多一点就可以完成。其费用只要几百美元。在疾病预防和心理安慰方面的回报则更是无法估量的。

AGA，以及今后更为精密的一些诊断工具，都只是分子医学革命的一部分。在今后的几年内，分子医学领域内的这场革命将会彻底改变美国医疗保健的面貌。

这场革命被加州杜阿尔特“希望之城”研究医院的生物科主任阿瑟·里格斯充满热情地描绘为“通向无病社会的分子之路”，这并非痴人说梦，但也不是一朝一夕所能做到的事。

这一成就的取得，是30余年来科学家们运用自然界的基本粒子不懈地缝缝补补的自然结果。这些粒子是如此之小，即使用最精密的电子显微镜也观察不到，但它们又是如此强大，所有生物的命运都要受它们控制，不管是原生动物还是国家元首。

这些粒子，也就是基因，实际上是长长的DNA链条。这种链条的关键成分是DNA的4种化学构成单位——核苷酸，它们可以形成无数种组合。每个基因内都含有核苷酸的某种精确排列，或者叫顺序，这种排列实质上就是通知细胞如何去制造某种特定蛋白质的遗传密码。蛋白质有多种不同的种类，是维持人体健康和机能所必需的物质。

当基因研究的成果被迅速应用于临床医疗时，病人们会发现自己置身于一片奇异的技术和治疗手段中，他们对此一点精神准备也没有。

最令人瞠目结舌的恐怕要算基因疗法了，通过植入新的基因，可以治愈从前无可挽回的遗传疾病。不过基因修补还只是众多令人敬畏的成果中的一个。其他的还有：

八、解释性报道奖

●用所谓的“魔弹”来诊断和治疗癌症，这是一种实验室中生产出来的小东西，名字叫“单克隆抗体”，它会以加拿大皇家骑警一样的执著去搜寻和消灭肿瘤。

●用“蛋白质工程”改善现有的自然酶和激素，方法是对酶中制造氨基酸的部分进行替换，从而改善其生理功能。运用类似方法，有一天人们甚至会发明出自然界中根本不存在的酶。对于因基因缺陷而导致蛋白质不足的患者来说，这种发明无疑会使大自然造成的问题得到一定的弥补。

●通过基因工程的广泛应用，将普通的细菌变成大量出产稀有药物的微型工厂，这些药物包括干扰素、胰岛素、生长激素，以及TPA（它可以清除引发心脏病的血液凝块）等。其生产费用有望急剧降低。通过这种方式，还可以大规模地生产新疫苗。

这些大胆的新技术给普通人的生活带来了巨大的变化，最初的变化之一是医学界能以更高的水平对遗传原因导致的疾病进行确诊。

罗伯特·莱德利发明的AGA以及其他一些类似的仪器，将极大地提高医生的诊断水平，使医生可以在胎儿尚未出生时就能检查出来其是否患有某些罕见的遗传疾病，如孢囊纤维化、苯丙酮酸尿症、肌肉萎缩症和其他一些疾病。

产前检查已经被应用于约300种遗传或先天性异常的诊断。这种检查手段是通过羊膜刺穿术获取胎儿的细胞和酶，然后对获得的样本进行分析。做羊膜刺穿术要用一支针管刺穿孕妇腹部，伸入子宫把羊水抽出来。

目前的这种检查手段有一个缺点，就是羊膜刺穿术要等到怀孕16周以后才可以进行，否则孕妇体内无法积聚起足够的羊水。更糟的是，所获得的胎儿细胞数量通常很少，需要在培养基中繁殖到足够的数量才可以进行检查，这又要拖上4周的时间。

等到研究人员有了足以实施检查的细胞样本，只剩下几周的时间可以安全中止妊娠——如果胎儿体内发现严重异常的话。所以，研究人员只能对胎儿进行少数几种遗传疾病的检查，根本没有时间进行更多的检查。人工DNA检查既费力气速度又慢。

相反，自动基因分析可以快速地对胎儿的DNA连续进行十几项检查，一周之内就可以得到检查结果。

如果这项技术与一种更新的取样手段结合起来，研究人员可以有充分的时间对胎儿进行所有遗传疾病的检查。这种取样手段叫绒膜绒毛取样法，它可以早在妊娠的第8周就大量提取胎儿细胞样本。一旦发现异常，妊娠的前3个月就可以进行堕胎——如果孩子的父母愿意的话。对于那些对堕胎没有什么成见的人来说，这种廉价而有效的方法无疑会极大缓解他们对怀孕的担忧。

随着更先进、更廉价的胎儿体细胞提取手段不断出现——如直接从母体血液中提取胎儿细胞，对胎儿是否患有严重遗传异常进行普遍性的常规检查将成为现实。

目前，意大利政府正在撒丁岛开展大规模的倍他（β）地中海贫血病产前检查，这种疾病是世界上最常见的单基因异常，撒丁岛是该病全世界发病率最高的地区。

不过比产前甄别更为神奇的，是有可能检查出来受遗传因素影响，儿童和成年人将来有多大可能患上一系列常见疾病，如癌症、心脏病、糖尿病，以及神经系统疾病等。

医生甚至可以检查出来人们对周围环境的一些特定刺激物会有多大的抵抗力，这些刺激物包括石棉、苯并芘、萘以及氰化物。我们可以利用一些基因解除很多危险化学药品的毒性，科学家查明的这种基因的数量与日俱增。这些基因中的任何一个出现异常都将是致命的。

举例来说，每15个石棉业工人中，就有一个具有患上与石棉有关的癌症的遗传倾向。与他相比，他的同事患上这种癌症的可能性要小得多。同样地，对于普遍存在于很多工厂空气中的苯并芘，有很多人在遗传上非常敏感。他们因此而患上肺癌的机会是其他人的26倍。樟脑丸中的萘对于大多数人都是无害的，但是对于一小部分黑人、犹太人和东方人，它会导致严重的贫血症。充斥于当今时代空气中的氰化物不但污染了空气，在一部分在遗传上对其没有抵抗力的人群中，它还会引发一些非常可怕的症状。

“遗传检查为人们了解自身提供了难以置信的可能性。”莱德利说。莱德利是全国知名的医疗设备设计者，他目前正在主持开发全身CAT扫描仪（该设备可以发射出三维X射线）。

可以设想这样一种情况。一名年青人来看病，医生从他身上提取了一点皮肤或血液样本。从这些样本中，医生可以很容易地提取出他的DNA。DNA包含了他所有的10万个基因。

然后，一台莱德利所发明的AGA一类的自动遗传分析设备会将DNA置于一系列临床“探针”的检测之下，这些探针是一片一片的合成DNA，一旦发现DNA的某个部分具有和它相匹配的生化结构，探针就会立即瞄上去。在设计中，每一种探针都与引起某种特定疾病的一个基因相对应。

要不了几天时间，医生就可以得到一份关于这个青年遗传特征的详尽报告。这个人就会了解到，比方说，他有可能患上心脏病、关节炎、痛风、肺癌和膀胱癌；而且他对杀虫剂尤为敏感。

根据这一情况，医生会建议这个青年改变一些主要的生活习惯，以最大限度地降低患病的可能性。最好是从节食和戒烟着手。医生还会敦促这名年青人远离一些接触杀虫剂的职业，如农业生产。

“预防医学会重新引起人们的重视，它将是一种极为有效的手段。”加州大学圣迭戈分校的西奥多·弗里德曼说。

不过大多数权威人士都强调，患者的遗传档案必须高度保密，以防止这些资料落到雇主或保险公司手里遭到滥用。

莱德利的机器的敏感程度还足以查明病人体内的某种致病基因是只有一个还是有两个。对于所谓的隐性疾病来说，只有遗传了两个异常基因该病才会发作。如果只有一个异常基因，那么正常的基因会制造出足够的蛋白质，有了这些至关重要的蛋白质，人们就不会患上这种疾病。

然而，这个异常基因仍然会被遗传给下一代——如果这个孩子将来又不幸与另一个带有同样异常基因的人结婚，他们的孩子就会带有两个异常基因，从而注定患上这种疾病。

因此，自动遗传分析的另一大用途是人们可以通过它了解到自己是不是某种疾病的潜在患者。举例来说，一些病人可以了解到自己带有诱发孢囊纤维化和赫勒综合征的基因，赫勒综合征的典型症状是狰狞的面部特征、严重的智力障碍和过早死亡。不过病人的妻子接受了类似检查后可能会发现她体内这两种基因都不存在，这样就不必担心他们的孩子会患上这两种疾病。

莱德利的这台自动基因分析仪是为纽约州的梅尔维尔的安康遗传公司开发的，该公司从去年开始销售这种价值10万美元的仪器。尽管至少有一家生物技术公司——波士顿的协作研究公司——表示出了极大兴趣，但是截至目前，还没有卖出一台。

协作公司希望成为该行业中第一家提供大规模、普遍性DNA测试服务的公司，为各种遗传疾病的检查提供服务。

要想提供这种服务，协作公司和其他类似的公司需要储备有相当数量的疾病探针。

“问题在于目前探针还难以满足我们的要求，”莱德利承认，“我们已经发现了很多基因，也有很多探针，但它们还处于实验阶段。要想投入实际临床应用，这些公司需要把它们投入规模性的商业生产。要做到这一点大概还需要一年的时间。”

随着大规模遗传甄别的硬件日趋成熟，软件问题——探针技术——无疑变得日益突出。人们发现的异常基因越多，所作的诊断就会越准确。

在采写本文时，人们还只掌握了几百种疾病的基因。不过，据约翰·霍普金斯大学的基因学家维克托·麦库西克说，已有1 500多个惹是生非的基因被暂时确定了它们在染色体上的位置，确定它们的排列只是一个时间早晚的问题。

有两个取得巨大进展的方面涉及诱发心脏病和癌症的基因。这两种疾病的答案最终会在分子层次上被找到——这一答案已经唾手可及了。

不过，导致其他残酷疾病的基因——包括糖尿病及各种神经和精神异常——也是全世界数十家实验室全力研究的对象。这些领域的研究所取得的成就另有专文介绍。

分子医学的完全成熟还需要数年的时间。它最终会带来哪些治疗和诊断手段，现在还难以断言。

尽管如此，随着科学界在调整人类基因及基因内部的蛋白质方面的知识不断丰富，每个人都认识到，一场具有划时代意义的医学革命已经到来了。

“我经历了一个奇迹，真的是一个奇迹，”波士顿儿童医院的首席医师戴维·尼亨说，“这个奇迹算是一个进展迅速的奇迹么？当然不是。但是我认为和我1955年当实习医生那时候比，我们现在做的事情简直让人难以想象。在那个时候，我们现在掌握的这些东西统统都没有。”

“这个领域的研究正在不断发展。那些搞研究的人都非常出色，我的病人会得益于他们的研究。这一点我绝对相信。我们离胜利不远了。我说不准到底是什么时候，但我们离胜利不远了。”

（林木 译）