基因、技术和政策/医学应用
在医学领域，现代生物技术在以下方面有应用前景
- 药物基因组学
- 药物生产
- 基因检测
- 基因治疗
药物基因组学是研究个体的遗传构成如何影响其对药物的反应。这是一个由“药理学”和“基因组学”两个词组合而成的词。因此，它是研究药物与遗传之间的关系。药物基因组学的愿景是能够设计和生产适应每个人遗传构成药物。 [16]
药物基因组学带来以下效益： [17]
1. 开发定制药物。使用药物基因组学，制药公司可以根据与特定基因和疾病相关的蛋白质、酶和 RNA 分子来创建药物。这些定制药物不仅有望最大限度地发挥治疗效果，还能减少对附近健康细胞的损伤。
2. 更准确地确定适当的药物剂量方法。了解患者的遗传信息，医生就能确定其身体对药物的代谢和处理能力。这将最大限度地发挥药物的价值，并降低过量服药的可能性。
3.改善药物研发和审批流程。使用基因组目标可以更容易地发现潜在的疗法。基因与多种疾病和疾病相关联。利用现代生物技术，这些基因可以作为开发有效新型疗法的目标，这可能显著缩短药物研发过程。
4. 更好的疫苗。通过基因工程改造的生物体可以设计和生产更安全的疫苗。这些疫苗将激发免疫反应，而不会带来感染的风险。它们将廉价、稳定、易于储存，并且能够被改造以同时携带几种病原体的菌株。
框 2. 针对影响大量患者群体疾病的精选重组产品
图 5
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来源：Feldbaum, C. (2002 年 2 月 8 日)。部分历史应该重演，295 SCIENCE，第 975 页
现代生物技术可以用于更方便、更便宜地生产现有药物。第一个基因工程产品是旨在对抗人类疾病的药物。举个例子，1978 年，Genentech 将胰岛素基因与质粒载体结合起来，并将生成的基因放入一种叫做大肠杆菌的细菌中。胰岛素广泛用于治疗糖尿病，以前是从绵羊和猪身上提取的。它非常昂贵，而且常常会引起不必要的过敏反应。由此产生的基因工程细菌能够以低成本生产大量的胰岛素。 [18]
从那时起，现代生物技术使得更容易、更便宜地生产人类生长激素、血友病凝血因子、生育药物、红细胞生成素和其他药物。 [19] 如今，大多数药物都基于大约 500 个分子靶点。对参与疾病、疾病通路和药物反应位点的基因的基因组知识预计将导致发现数千个新的靶点。 [20]
基因检测涉及直接检查 DNA 分子本身。科学家会扫描患者的 DNA 样本以寻找突变的序列。
基因检测主要有两种类型。在第一种类型中，研究人员可能会设计一些短的 DNA 片段（“探针”），这些探针的序列与突变序列互补。这些探针将在个体基因组的碱基对中寻找其互补序列。如果患者的基因组中存在突变序列，探针就会与其结合并标记突变。在第二种类型中，研究人员可能会通过比较患者基因中的 DNA 碱基序列与正常基因的序列来进行基因检测。
基因检测可用于
- 诊断疾病。
- 确认诊断。
- 提供有关疾病病程的预后信息。
- 确认个人是否存在疾病。
- 以不同程度的准确性预测健康个体或其后代未来患病的风险。
目前基因检测用于
- 携带者筛查，即识别未患病但携带导致疾病的基因的一个拷贝的个体，该疾病需要两个拷贝才会表现出来
- 产前诊断筛查
- 新生儿筛查
- 预测成人发病疾病的症状前检测
- 预测成人发病癌症风险的症状前检测
- 对有症状的个人进行确诊诊断
- 法医/身份检测
一些基因检测已经上市，尽管大多数应用于发达国家。目前可用的检测可以检测与囊性纤维化、镰状细胞性贫血和亨廷顿舞蹈症等罕见遗传疾病相关的突变。最近，已开发出检测某些更复杂疾病（如乳腺癌、卵巢癌和结肠癌）突变的检测。但是，基因检测可能无法检测到与特定疾病相关的每种突变，因为许多突变尚未发现，而它们检测到的突变也可能对不同的人和群体构成不同的风险。 [21]
基因治疗可用于治疗甚至治愈遗传病和获得性疾病，例如癌症和艾滋病，方法是使用正常基因来补充或替代缺陷基因，或增强正常功能，例如免疫力。它可以用于靶向体细胞（即身体细胞）或生殖细胞（即卵子和精子）。在体细胞基因治疗中，接受者的基因组发生了改变，但这种改变不会遗传给下一代。相反，在生殖系基因治疗中，父母的卵子和精子细胞发生改变，目的是将这些改变遗传给他们的后代。
基因治疗是如何进行的？
[edit | edit source]基本上有两种方法可以实施基因治疗。
1. 离体，意思是“在体外”——从患者的血液或骨髓中取出细胞，并在实验室中培养。然后将它们暴露于携带所需基因的病毒中。病毒进入细胞，所需基因成为细胞 DNA 的一部分。这些细胞在被注射到静脉中返回患者体内之前，允许在实验室中生长。
2. 体内，意思是“在体内”——没有从患者体内取出任何细胞。相反，载体用于将所需基因传递到患者体内的细胞中。
基因治疗的应用范围有多广？
[edit | edit source]目前，基因治疗的应用有限。体细胞基因治疗主要处于实验阶段。生殖系基因治疗是许多讨论的主题，但它并没有在大型动物和人类中积极研究。
截至 2001 年 6 月，全世界已确定 500 多项涉及约 3500 名患者的临床基因治疗试验。其中约 78% 在美国，欧洲占 18%。这些试验集中在各种类型的癌症上，尽管其他多基因疾病也正在研究。最近，据报道，两名患有严重联合免疫缺陷症（“SCID”）的儿童在接受基因工程改造的细胞治疗后已治愈。
基因治疗技术在治疗患者方面广泛应用的障碍是什么？
[edit | edit source]基因治疗在成为治疗疾病的实用方法之前面临着许多障碍。 [22] 至少有以下四种障碍
1. 基因传递工具。基因通过称为载体的基因载体插入体内。现在最常见的载体是病毒，它们已经进化出一种将它们的基因封装并以致病方式传递给人类细胞的方式。科学家通过去除致病基因并插入治疗基因来操纵病毒的基因组。然而，虽然病毒是有效的，但它们会导致毒性、免疫和炎症反应以及基因控制和靶向问题等问题。
2. 对基因功能的了解有限。科学家目前只了解少数基因的功能。因此，基因治疗只能解决导致特定疾病的少数基因。更糟糕的是，人们尚不清楚基因是否具有不止一种功能，这使得人们不确定替换这些基因是否真正可取。
3. 多基因疾病和环境的影响。大多数遗传疾病涉及不止一个基因。此外，大多数疾病都涉及多个基因和环境的相互作用。例如，许多癌症患者不仅遗传了该疾病的基因，而且可能也未能遗传特定的肿瘤抑制基因。饮食、运动、吸烟和其他环境因素也可能促成了他们的疾病。
4. 高成本。由于基因治疗相对较新且处于实验阶段，因此这是一项昂贵的治疗方法。这解释了为什么目前的研究集中在发达国家常见的疾病上，在那里更多的人可以负担得起治疗费用。发展中国家可能需要几十年才能利用这项技术。
什么是人类基因组计划？
[edit | edit source]人类基因组计划是美国能源部（“DOE”）的一项计划，旨在生成整个人类基因组的高质量参考序列并识别所有人类基因。
美国国会指派 DOE 及其前身机构开发新的能源资源和技术，并深入了解其生产和使用可能带来的健康和环境风险。1986 年，DOE 宣布了其人类基因组计划。此后不久，DOE 和国立卫生研究院为联合人类基因组计划（“HGP”）制定了一项计划，该计划于 1990 年正式启动。
HGP 最初计划持续 15 年。然而，技术的快速进步和全世界的参与加速了预期的完成日期，到 2003 年。2000 年 6 月，科学家宣布生成整个人类基因组的工作草案序列。该草案为每个染色体上估计的 90% 的基因提供了一张路线图。它已经使基因猎手能够精确定位与 30 多种疾病相关的基因。 [23]
什么是人类克隆？
[edit | edit source]人类克隆是现代生物技术的一种技术。它涉及从一个细胞中移除细胞核，并将其放置在一个未受精的卵细胞中，该卵细胞的细胞核已被失活或移除。
克隆有两种类型
1. 生殖克隆。在经过几次分裂后，将卵细胞放置在子宫中，在那里它可以发育成为一个与原始细胞核供体基因相同的胎儿。
2. 治疗性克隆。 [24] 将卵细胞放置在培养皿中，在那里它会发育成胚胎干细胞，这些干细胞已被证明具有治疗多种疾病的潜力。 [25]
这两种类型的主要区别如 图 6 所示。
1997 年 2 月，当罗斯林研究所的伊恩·威尔穆特及其同事宣布成功克隆一只名为多莉的绵羊，该绵羊是从成年雌性的乳腺中克隆出来的时，克隆成为媒体关注的焦点。多莉的克隆使许多人意识到，用于培育她的技术有朝一日可能用于克隆人类。 [26] 这引发了许多争议，因为它具有伦理意义。
图 6. 治疗性克隆和人类生殖克隆的比较
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关于在医学中使用现代生物技术技术有哪些担忧？
[edit | edit source]关于在医疗领域使用现代生物技术，人们提出了许多问题。其中许多问题与任何被视为强大且影响深远的的新技术所面临的问题类似。其中一些问题是 [27]
1. 缺乏治愈方法。目前尚缺乏对许多疾病和状况的有效治疗或预防措施，这些疾病和状况现在正在使用基因检测进行诊断或预测。因此，揭示关于没有现有治疗方法的未来疾病风险的信息给医务人员带来了伦理困境。
2. 遗传信息的拥有权和控制权。谁将拥有和控制遗传信息，或来自个人或群体（如土著社区）的基因、基因产物或遗传特征的信息？在宏观层面上，有可能出现遗传差距，那些无法获得生物技术医疗应用的发展中国家将被剥夺从其自身人民基因衍生的产品带来的好处。此外，遗传信息可能对少数民族群体构成风险，因为它会导致群体污名化。
在个人层面上，大多数国家缺乏隐私和反歧视法律保护，会导致就业或保险方面的歧视，或其他个人遗传信息的滥用。这引发了一些问题，例如，遗传隐私是否不同于医疗隐私？ [28]
3. 生殖问题。这些问题包括在生殖决策中使用遗传信息，以及可能遗传给后代的生殖细胞的基因改造可能性。例如，生殖系基因治疗永久地改变了个人后代的基因构成。因此，技术或判断上的任何错误都可能产生深远的影响。设计师婴儿和人类克隆等伦理问题也引发了科学家和生物伦理学家之间以及内部的争议，特别是在过去优生学滥用的背景下。 [29]
4. 临床问题。这些问题集中在医生和其他卫生服务提供者、被确诊为遗传疾病的人以及公众在处理遗传信息方面的能力和局限性。例如，公众应该如何做好准备，根据基因检测结果做出明智的选择？如何评估和监管基因检测的准确性、可靠性和实用性？
5. 对社会制度的影响。基因检测揭示了有关个人及其家庭的信息。因此，检测结果会影响社会机构，尤其是家庭内部的动态。
6. 关于人类责任、自由意志与基因决定论、健康与疾病的概念的 **概念和哲学含义**。 基因会影响人类行为吗？ 如果是这样，基因检测是否意味着控制人类行为？ 什么被认为是可接受的多样性？ 什么是正常，什么是残疾或疾病，谁来决定这些问题？ 残疾是否需要治愈或预防的疾病？ 医学治疗与增强之间的界限应该在哪里？ 谁将能够获得基因治疗？