基因编辑治疗心血管病的伦理问题

张 珉,王洪奇

(山西医科大学人文社会科学学院人文医学教研室,太原 030001;*通讯作者,E-mail:telefriendme@msn.com)

心血管疾病是危害人类健康的主要疾病,不仅降低了人们的生活质量而且严重威胁到人们的生命安全。全球由心血管疾病所造成的死亡占全球死亡总数的31%,并且呈持续上升的趋势[1]。我国心血管疾病的患病率同样处于持续上升阶段,2015年由于心血管疾病引起的死亡占全部死因的43%,目前我国大约有2.9亿的心血管疾病患者[2]。传统的治疗方法在疾病的治疗中具有一定的局限性,心血管疾病药物、介入和手术的治疗仅仅只能缓解其症状,减缓心血管疾病的发展速度、改善预后,因此我们迫切需要一种新的治疗方法来解决这个问题。

随着基因组学、分子遗传学和生物科学技术的迅猛发展,心血管疾病致病基因的发现和基因治疗技术的应用都取得了突破性的进展,这为基因治疗心血管疾病提供了坚实的科学基础。基因治疗在心血管疾病的预防和治疗上发挥着极其重要的作用,目前该项技术对于疾病的防治正处于实验阶段和初期临床试验阶段。由于心血管疾病病因的复杂性、临床表现的多样性和治疗的长期性等特点,使得基因治疗在心血管疾病领域的应用具有一些特殊的伦理问题。为了促进基因治疗在心血管领域的健康发展,我们将从科学性和伦理问题出发对该项新技术的应用进行讨论。

1 基因治疗心血管疾病的现状

在实现基因治疗心血管疾病的过程中涉及到3个重要的技术问题：一是目的基因的寻找,即心血管疾病相关基因的精准定位,包括体内靶细胞的定位和细胞内致病与相关基因的定位；二是载体的选择及优化升级,选择免疫源性低、转导效率高、表达时间长的载体进行转运；三是基因编辑技术的完善,目前基因编辑技术众多,如以ZFN和TALEN为代表的序列特异性核酸酶技术、CRISPR/Cas9技术等。

1.1 心血管疾病的相关基因

心血管疾病的相关基因从目前的研究来看可以分为两大类。一类是造成先天性心血管疾病的遗传突变基因,这类基因直接导致疾病,这些与遗传相关的心血管病包括家族性高胆固醇血症、早发心肌梗死、扩张型及肥厚型心肌病、长QT综合征(long Q-T syndrome,LQTS)和马方氏综合征等。例如家族性高胆固醇血症(familial hypercholesterolemia,FH)是常染色体显性遗传性疾病,具有单基因遗传的特点,目前已知的三个致病基因分别是LDL受体的基因突变、apoB的功能缺陷和PCSK9基因突变[3]。直接对这些致病基因进行编辑,从而纠正其表达,是这类疾病基因治疗的思路。

另一类是对人体的心血管系统有保护作用或损害作用的基因。可以是载入某种基因,使该细胞具有原来不具有的某种特性或能力,如将骨骼肌同系基因MyoD转染到成纤维细胞后,成纤维细胞具有了骨骼肌一样的收缩特性,这样就可以增加坏死后修复细胞的收缩能力,保证心脏的正常功能[4];同时也可以增强保护性基因的表达,如向动脉内膜细胞导入NO合成酶基因,从而抑制内膜增厚,降低血流阻力来治疗高血压等疾病[5];人为地使有害基因产生无义突变,从而降低其表达产物,如利用基因治疗抑制PCSK9基因的表达,可直接降低血液中胆固醇的含量[6]。这些都是基因治疗心血管疾病的可靠途径。

1.2 基因治疗的载体

用于基因治疗的载体包括病毒载体和非病毒载体。非病毒载体是利用胞吞机制把携带DNA的配体运送至靶细胞,虽然没有传染性,但是导入效率低,基因表达时间较短[7]。病毒载体包括腺病毒、腺结合病毒、逆转录病毒等,这些病毒载体虽然转染率较高,表达时间相对较长,但都具有一定的安全隐患,如传染性、免疫源性等引发机体的炎症反应,造成靶细胞的死亡,另外逆转录病毒还有活化癌基因诱发癌症的风险[8]。

1.3 CRISPR/Cas9基因组编辑技术

成簇规律间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)/Cas9系统基因编辑工具已被广泛应用于修改动物受精卵和人类细胞的基因模型,并在基础研究和临床应用上具有巨大的前景[9]。但是该技术存在一定的脱靶率,使得疾病治疗的有效性和靶细胞的存活率甚至器官的正常功能和机体的生命安全受到威胁。所以我们的工作重点就是提高CRISPR/Cas9平台的保真度和特异性。但是基因编辑技术脱靶率的检测涉及到对所编辑个体的细胞进行全基因组的测序,所以在提高编辑效率研究的同时需要特别注意法律规定、知情同意、信息保密等一系列问题。

2 基因治疗心血管疾病所面临的伦理问题

2.1 不伤害原则

不对患者或受试者造成身体上的伤害需要建立在该治疗方法科学性的基础之上。心血管疾病的发生是多种因素共同作用的结果,除遗传因素外,环境因素也起了极其重要的作用。一种疾病的发生可以是单个基因突变的结果,也可以是多个基因突变的共同作用,这给致病基因的精准定位增加了难度。同时计量和效果的对应,个体之间的差异都会影响其治疗的有效性。例如在未明确基因编辑调节血压的精确性之前对患者进行治疗,可能会引起血压的骤升骤降,甚至引起低血压休克或者高压脑出血,威胁患者生命。

在目前研究基因治疗高血压疾病的实验中,科学家们通过将激肽酶原、心房钠尿肽、肾上腺髓质素和内皮一氧化氮合酶等多种舒血管物质的基因进行转导,都可以引起高血压大鼠模型的血压降低[10]。而在临床中,高血压疾病降压治疗的首要原则是稳,即通过药物和饮食锻炼使血压平稳下降。所以机体对哪种治疗方案敏感,应该选用哪种基因进行转导,选择一种还是多种基因靶点进行治疗,它们单个作用的量效关系和多个基因共同作用的量效关系的充分研究是保证患者和受试者不受伤害的关键。

2.2 有利原则

基因治疗心血管疾病的目的是治疗疾病,预防心血管疾病高危人群的发病。那么预防和治疗的指征是什么?以高血压为例,是对具有高血压疾病家族史的人群还是对检测携带有高血压疾病易感基因的人群,是对出现有亚临床症状的健康人还是对同时满足这些条件的人群进行预防?血压水平、罹患年数、是否伴有并发症、并发症的多少都是判断是否采用基因治疗的关键因素。只有确定了这些,分别划分治疗和预防的界限,预防性的基因修饰和基因增强之间的界限,才能充分保证患者或受试者的利益。

我国法律规定体细胞基因治疗现只处于试验阶段,不宜大规模进行,不能在生殖细胞、胎儿体细胞进行临床试验。但是遗传性心血管疾病在早期就会导致机体功能衰退,甚至流产,所以对发育中的胎儿进行基因治疗能够取得更好的效果。据推算我国先天性心脏病患病人群已达200万[2],该类疾病越来越高的患病率已给社会造成了极大的负担。基因治疗在胚胎或胎儿应用的伦理争议与社会整体利益的平衡、法律规定与临床最佳效果之间冲突的解决,不仅仅需要依靠临床指南,更需要社会达成共识。

2.3 尊重原则

心血管疾病患者大多都是“老病号”,对于“久病成医”的他们,大多适应和掌握了传统的治疗方法,甚至建议和指导新入病人。这种纵向的经验积累和横向的感受交流,会增加病人的依从性和治疗的信心,患者会更倾向于选择这种更加开放、熟悉的传统治疗方式。另外,心血管疾病的好发年龄决定了患者大多数是一些将要退休或者已经退休的老人,新的社会角色和生活方式使得他们迫切的需要别人的关心和关注,不影响自理能力的疾病状态使他们获得了更多的来自配偶、子女、朋友的关心。基因治疗的目的是弥补传统治疗方法缓解症状的局限性,达到根治疾病的目的,这种彻底治愈可能会剥夺他们作为病人被照顾的权利。

在检验优化基因编辑工具的过程中,为了测定编辑工具的脱靶率,就必须对试验者进行全基因测序。预防性的分子遗传学病理诊断同样需要对个体的遗传信息进行检测。基因治疗在实现个体化医疗的同时,被测者的生物遗传信息面临着商业化的风险。保护好患者的隐私,处理好试验中的意外发现,避免造成基因歧视,影响患者的社会角色和基本权益。由于基因治疗的专业性,能否做好知情同意,使患者和受试者理解该技术可能引起的生理和社会效应,是个非常严峻的挑战。

2.4 公正原则

从宏观角度来讲,自2004年开始,心脑血管疾病住院总费用的年均增长速度已经远高于GDP增速,这种增长除了不合理用药外,主要来自住院服务需求的增加[2]。基因治疗从目前来看同样需要高额的投入,传统常规医疗实践和与新兴疗法的整合,是否会减少社会在心血管领域的医疗投入,除了要依赖于该技术的发展与成熟,更需要后期做大量的工作,以完善制度流程。政府是否应该资助该领域的研究和治疗,是否应该将其列入基本的医疗保健,这关系到基因治疗心血管疾病的发展速度和发展方向,更是社会公正的问题。

从微观角度来讲,基因治疗使得我们能够早期预测和干预疾病,能够在个体发生疾病之前,为其制定维持健康的方法和策略。这种战略性保健计划的制定和疾病的预防,是否会在经济水平阶级化的基础之上引起健康水平阶级化,都是我们需要关注的。我们需要制定一些规则来确立具有什么特征的人群可以得到这种资源,例如医学标准的制定,年龄和患病年限范围的确定,症状和治疗方式的匹配等,以确保资源分配给真正有需要的人,保证分配的公正性。基因治疗在确保实现患者个体化医疗的实现过程中,避免造成个体之间的医疗服务差异。

3 基因编辑的最新发展

3.1 基因编辑使用广泛性的突破

随着CRISPR/Cas9的不断发展,科学家们不断提高了其对DNA改造的精确性。过去它通常被用到微生物、动植物和人体的离体非胚胎细胞中,2015年中山大学生命科学院博士利用该技术修改人类三核受精卵细胞基因引起了世界的广泛关注和伦理学家们的深入讨论[9]。目前,在国内外的一些网站,任何人都可以购买到CRISPR/Cas9试剂盒,这使得非专业人士也能够使用该技术对基因进行编辑。更多人的参与使得该项技术在治疗应用领域取得突破性的进展,但同时也增加了人们对于其危害性目的应用的担忧。CRISPR更多的面向广大公众,揭开了基因编辑的神秘面纱,无论在技术知识的传播还是技术的操作性方面都取得了突破性的进展。与此同时,对于政策制定和监管人士来说,他们的工作对象也不应该局限于科学家们,而应该将更为广泛的人群纳入其中,以保证基因编辑正向发展的良好环境。

3.2 基因编辑的人体试验进展

2017年11月份Sangamo公司公布了启动全球第一例人体内基因编辑的临床试验,该公司使用设计针对患者的肝脏细胞的特定基因进行编辑,用以治疗由于IDS酶缺陷所引起的X染色体隐性遗传性疾病,即Hunter综合征[11]。目前,AAV6介导的编辑蛋白质组分在肝脏特异性驱动因子的协同下具有极高的效率,大幅度地降低了脱靶率,但是在心血管领域该项编辑技术的精准性还存在不小的挑战。一方面我国鼓励基因编辑方面的基础性研究,国外的试验同时给予我们一定的参考和方向。另一方面人体内基因编辑试验治疗亨特氏综合征患者的首次尝试,为其在心血管领域的应用提供了研究方向的指导和试验可行性的信心。

4 展望

基因治疗心血管疾病有其独特的意义,同时也面临着一些特有的挑战。我们在致力于寻找靶基因,提高转导载体的安全性、有效性、稳定性,优化基因编辑精准性的同时,一定要正确认识到其中存在和应该重点关注的伦理问题。在这个新型治疗方法发展过程中应参照伦理学原则,促进基因编辑治疗心血管疾病实践的科学性、合理性,总结反思发展路程中的问题,充分保护患者和受试者的生命健康权,维护医疗资源宏观和微观分配的公正性,以引导基因治疗心血管疾病的健康发展。伦理学评价着科学的进展,规范着基因治疗的实践,并引导其向着正确的方向发展,为科学研究转化为临床实践开辟道路。同时基因治疗在心血管领域的发展丰富了现代伦理学的内容,促进人们对伦理学的进一步思考和完善。二者相辅相成共同推进基因治疗在心血管疾病中的研究进展和临床应用,以确保人类安全,提高患者的生命质量。

参考文献：

[1] Mozaffarian D, Benjamin EJ, Go AS,etal. Heart disease and stroke statistics-2016 update a report from the American Heart Association[J]. Circulation, 2016, 133(4): 447-545.

[2] 陈伟伟,高润霖,刘力生,等.《中国心血管病报告2017》概要[J].中国循环杂志,2018,33(1):1-8.

[3] Austin MA, Hutter CM, Zimmern RL,etal.Genetic causes of monogenic heterozygous familial hypercholesterolemia:a HuGE prevalence review[J].Am J Epidemiol, 2004, 160(5):407-420.

[4] Etzion S, Barbash IM, Feinberg MS,etal.Cellular cardiomyoplasty of cardiac fibroblasts by adenoviral delivery of MyoD ex vivo: an unlimited source of cells for myocardial repair[J].Circulation, 2002, 106: 125-130.

[5] Phillips MI.Gene therapy for hypertension[J].Hypertension,2001,38:543-548.

[6] Ding QR, Strong A, Patel KM,etal. Permanent alteration of PCSK9 with in vivo CRISPR-Cas9 genome editing[J]. Circ Res, 2014, 115(5): 488-492.

[7] 丁秋蓉,陈彦好.心血管疾病的基因治疗[J].上海大学学报(自然科版),2016,22(3):270-279.

[8] Papayannakos C,Daniel R.Understanding lentiviral vector chromatin targeting: working to reduce insertional mutagenic potential for gene therapy[J]. Gene Ther, 2013, 20(6): 581-588

[9] Reardon S. Global summit reveals divergent views on human gene editing[J]. Nature. 2015,528(7581):173.

[10] 张永莉.高血压药物基因治疗研究进展[J].中华老年心脑血管病杂志,2013,15(10):1106-1108.

[11] 张佳星.人类体内基因编辑治疗有点悬[N].科技日报,2017-11-21(1).