1.6.4重燃希望
艱難度過20世紀末的低穀期，基因療法在沉寂多年之後終於傳來好消息，一係列試驗的成功為基因治療重新點燃了希望。
先天性黑蒙症（Leber's congenital amaurosis，LCA）是一種罕見的眼科遺傳病，主要由於一種名叫RPE65的基因出現變異而導致病人的視力隨著年齡的增長而衰退，一些人成年後會因此失明，這種疾病目前尚無有效療法。2009年，英國倫敦大學和美國賓夕法尼亞大學的研究人員同時報告，他們用外源性RPE65對LCA患者進行視網膜下注射，能夠改善部分患者的視力。在第一批臨床試驗中，12名部分失明患者的感光能力有了明顯改善。其中4個孩子重獲視力，能進行體育運動，不再需要輔助器材。治療1年後，病人眼部和體內沒有出現任何免疫反應。這一試驗的成功說明基因療法在治療先天性黑蒙症這一頑固疾病上取得了初步勝利，也為徹底根治黑蒙症指明了方向。
帕金森症是一種中老年人常見的中樞神經係統變性疾病，主要表現為患者動作緩慢，手腳或身體其他部分的震顫，身體變得僵硬。絕大部分帕金森症患者將最終被禁錮於家中或病床上，為家庭和社會增添了沉重的經濟和心理負擔。2009年10月，法國巴黎一家醫院的科研人員在實驗室中利用基因療法給罹患帕金森症的短尾猴植入3個基因，促使其大腦中特定細胞分泌化學物質多巴胺。接受基因治療後，患病猴子的運動能力得到極大改善，治療效果維持了44個月，且未出現常見療法所引起的不良反應。初步結果顯示，這種基因療法在動物身上是安全的。2011年，美國兩個獨立的研究小組發表的兩項研究成果顯示，用基因療法治療帕金森症的臨床試驗已取得突破性進展，接受臨床試驗的患者症狀明顯改善，並且暫時沒有發現任何不良反應。論文發表於《The Lancet》（中文名《柳葉刀》），該雜誌是目前世界醫學界最權威的學術刊物之一，重點在於傳播臨床醫學領域的重大發現和突破。這份報道使人們對未來帕金森症的基因治療充滿了希望。
2009年是基因治療“全麵開花”的一年，除了上述研究，還有其他的一係列重要成果。例如：美國波士頓大學的研究人員用基因療法治療α-1抗胰蛋白酶缺乏症引起的肺氣腫，效果非常明顯；而針對肌肉萎縮症進行的基因療法在動物實驗上也獲得了成功；此外，基因療法在治療肥胖症上也有可喜的進展；最重要的是，人們開始了首個關於艾滋病病毒（HIV）感染患者的基因治療臨床試驗，結果顯示接受攜帶相關分子的血液幹細胞能夠有效抑製HIV病毒的複製，並且未發現相關的毒副作用等。
這一係列試驗的成功預示著基因治療的“春天”即將到來，而人們對基因療法再次給予厚望。“基因療法的卷土重來”也被世界頂級的綜合類刊物《科學》評為2009年的十大科學突破。
1.6.5基因治療的手段和應用
基因治療的效果如此明顯，那麼它到底有什麼神秘之處，又是如何發揮作用的呢？
總體來說，基因治療的手段包括基因置換或補充、基因修複、基因限製和基因增補等。
基因置換，即利用生物學方法將整個變異基因去除，用正常基因取而代之，使致病基因得到永久替換，就像外科移植手術一樣。這無疑是最理想的方法，但目前尚未實現。
基因補充，即通過導入的基因成功表達出患者體內因基因缺陷而表達不足的蛋白質。這就好比修路，路壞在何處不重要，也不去修複，而是另辟蹊徑，重新修一條類似的公路替代。不理會原來的缺陷基因，而是將人體正常基因添加到患者細胞內，使其發揮抵抗疾病的功能，如血友病基因治療就是針對凝血因子缺陷，而補充外源的正常凝血因子基因。
基因修複，即將致病基因的突變堿基進行定點修複，而正常部分予以保留，從而達到修複缺陷基因的目的。這是從根本上找出疾病之源進行治療的最為理想的策略。好比路壞了，對出現故障的路麵進行原位修複，使之恢複通行。這種方法雖然理想，然而目前實施的條件還不成熟。而且由於體內微環境比體外環境複雜得多，因此進行臨床試驗難度非常大，結果也不是很理想。例如鐮形細胞貧血症是一種遺傳病，它是由於患者的血紅蛋白分子存在一個堿基的突變，導致患者的紅細胞表現為鐮刀狀而不是正常的圓餅狀，因此其攜氧能力隻有正常紅細胞的一半。雖然人們在體外能夠準確無誤地糾正人血紅蛋白基因發生突變的堿基，但是臨床試驗卻不盡如人意。
基因限製，即采用調控基因表達實現幹擾或抑製某些有害基因的表達，來恢複人體正常的調控網絡。比如向腫瘤細胞中導入腫瘤抑製基因以抑製腫瘤基因的表達。
基因增補，又稱“無中生有”，即采用其他生物的基因或者開放人類本已關閉的基因，用以補償缺陷細胞的功能或使原有功能得到增強，進而達到治病的目的。比如地中海貧血症的治療，就是將正常的無缺陷基因引入紅細胞，然後將這些修正的紅細胞移植入患者體內，以達到基因治療的目的。
基因治療是醫學界公認的從根本上治療遺傳病的唯一途徑。除了遺傳病，腫瘤、神經性疾病、心血管疾病及自身免疫性疾病也是基因治療的對象。
隨著腫瘤發病機製和遺傳特性的深入研究，以及大批新基因新靶標的陸續發現，在未來的幾十年內，基因治療一定會有重大突破，成為腫瘤治療一種必不可少的治療手段。另一方麵，由於腫瘤是多因素、多環節、多階段的複雜的基因疾病，依靠單一方法並不能達到最理想的抗腫瘤效果，因此，與傳統治療方法相結合、針對腫瘤的不同特征進行個體治療也已成為基因治療發展的一個趨勢。
1.6.6前景展望
基因治療經曆20多年的曲折發展，取得了令人矚目的成績。雖然基因治療還存在安全性和有效性等問題，但它的理論基礎和發展前景是顯而易見的。相信不久的將來，基因治療將成為“包治百病”的“靈丹妙藥”。
除此之外，基因治療還將成為多種疾病預防的有效措施之一。現代醫學對於疾病正由治療轉向預防，而基因診斷就是預防疾病尤其是遺傳病的理想措施。基因診斷是指在遺傳病患者還未表現出任何症狀之前就能夠將其確診的一種新技術。采用基因診斷技術可以檢查人體細胞內有沒有致病基因，或有哪一種致病基因，從而采取相應的基因治療手段將這些遺傳病扼殺在搖籃之中。基因診斷技術不僅可以診斷遺傳病，還可以順利地檢查出隱藏在人體細胞內的病毒，在它們還未對我們身體造成危害之前就設法消滅它們。此外，基因診斷還可以用在孕婦例行的產前檢查，一旦發現胎兒含有致病基因或者患有遺傳性疾病就可立即施行基因手術，從而降低新生兒遺傳病的發病率，大大提高人類的素質。
總之，作為生物技術發展的前沿，基因治療將為眾多疑難雜症的治療和預防開辟更加廣闊的前景，進而為人類的健康帶來不可估量的利益。盡管基因治療還存在安全性、有效性、倫理性等許多問題，但是我們有理由相信，隨著科學研究的不斷深入、人們知識水平的不斷提高及新技術的發展，基因治療的研究一定會有更大的突破，基因治療必將會得到更加廣泛、更加科學的應用。到那時將會有更多的不治之症變為可以治療的疾病，我們殷切地期待著這一天的到來！
1.7藥物來源的寶庫——生物醫藥
1.7.1幹擾素的曆史——從實驗室研究到臨床實踐
幹擾素的出現充滿了神奇和偶然色彩。20世紀50年代之前由病毒造成的傳染病大流行嚴重影響了人類的健康，僅1918年一次全球暴發的流感就造成了4千萬人的死亡，此外天花、麻疹、脊髓灰質炎等病毒引起的傳染病也是非常流行。然而，人類一直沒有找到一個像對抗細菌感染一樣對抗病毒的有力武器，雖然當時免疫學的發展促成了人類疫苗的研製成功，通過疫苗人們成功地抵禦了天花、麻疹、脊髓灰質炎的侵襲，然而，由於流感病毒容易變種，流感疫苗一直未能研發成功，但仍有很多科學家在不遺餘力地進行著流感病毒疫苗及其免疫接種等相關的研究。
艾薩克斯在1921年出生於英國格拉斯哥，大學畢業後艾薩克斯將很大的精力投入到了流感病毒相關的研究，並曾擔任世界流感中心主任。1957年艾薩克斯在進行流感病毒試驗時，發現雞胚中注射滅活流感病毒後，雞胚細胞膜中生成了一種物質，這種物質具有感染的作用，艾薩克斯就將這種物質稱為“幹擾素”。1957年之後，艾薩克斯在倫敦國家醫學研究院繼續從事幹擾素相關研究，而且後續很多進行幹擾素研究並取得一定成就的專家都有與艾薩克斯共事或在艾薩克斯的研究室學習的經曆，從這個意義上講，艾薩克斯可謂是“幹擾素之父”。
繼艾薩克斯發現幹擾素之後，人們對幹擾素抗病毒作用機製的探索又經曆了一個戲劇而漫長的過程，在這個過程中，一個非常重要的人物就是羅伯特·M·弗裏德曼。1958年弗裏德曼畢業於紐約大學醫學院，在就讀期間，弗裏德曼就對微生物學具有非常濃厚的興趣，其老師將其推薦給美國國立衛生研究院負責微生物研究的山姆男爵博士。之後，井裏德曼和山姆共同致力於動物從病毒感染中恢複健康的機製研究。研究過程中，他們發現實驗動物可以在不產生針對性抗體的情況下從病毒感染中痊愈。這時山姆突然決定，要與弗裏德曼一起到英國倫敦與艾薩克斯共同研究幹擾素。之後，弗裏德曼在艾薩克斯的研究室以訪問學者的身份進行了兩年的研究，在此期間，弗裏德曼發現幹擾素在動物體內產生於病毒感染的部位，並確定動物之所以能從病毒感染中恢複也是由於幹擾素的作用。弗裏德曼在1966年到1971年期間，發現幹擾素對病毒的抑製作用主要是幹擾素幹擾了病毒信使RNA功能，從而抑製了蛋白的合成。之後幹擾素抗病毒作用的作用機製才被逐漸展開。
在幹擾素早期發展曆程上另外一個重要人物就是德裏克·C·伯克，伯克畢業於美國耶魯大學。當時人們對幹擾素的熱情正處於高漲時期，很多學者已經在考慮如何將幹擾素轉化為實際應用。德裏克·C·伯克把精力投入到幹擾素的生產流程的研究，在1980年左右實現了通過人類白細胞進行幹擾素的量化生產，雖然這種生產方式無法與基因技術出現後的生物工程生產方式相比，但對於幹擾素從實驗室走向臨床有著非常重要的意義。
1962年西德尼·佩斯特卡在美國國立衛生研究院進行博士後的工作過程中，被幹擾素相關研究工作深深吸引。雖然當時人們已經知道幹擾素是一種蛋白質，但對於幹擾素的化學結構和構成還一無所知。基於佩斯特卡實驗室處理mRNA的豐富經驗，佩斯特卡成功分離出了幹擾素的mRNA。1975年，佩斯特卡意識到可以通過幹擾素mRNA克隆其cDNA，然後用於幹擾素的生物合成。1978年，他們將結果發表在了《科學》雜誌上。兩個月之後佩斯特卡等在一個樣本中成功克隆出幹擾素α，並很快與基因技術公司簽訂協議進行工業化生產，成為第一個通過基因工程生產的幹擾素，並於1986年獲得美國食品和藥物管理局的認可。此後，幹擾素α分別於1988年被美國食品和藥物管理局批準用於尖銳濕疣（由疣狀病毒引起的一種病變）的治療，於1991年被美國食品和藥物管理局批準用於丙型肝炎的治療，於1992年被美國食品及藥物管理局批準用於乙型肝炎的治療，也成為治療乙肝最早的藥物，至此，乙肝抗病毒治療的序幕正式展開。
幹擾素對許多疾病都有很好的治療效果，一直是醫學研究的重要對象。目前幹擾素已經成功運用於抗病毒、腫瘤治療等方麵。傳統的幹擾素生產方法是從人血液中的白細胞內提取的，每8升血液隻能提取1毫克幹擾素，其成本高得驚人。據計算：要獲取1磅（453克）純幹擾素，其成本高達200億美元。這使大多數病人沒有使用幹擾素的經濟能力。然而1980年後，科學家用基因工程方法在大腸杆菌及酵母菌細胞內獲得了幹擾素，從每千克細菌培養物中可以得到20～40毫克幹擾素。現在要獲取1磅（453克）純幹擾素，其成本不到1億美元。基因工程生產出來的大量幹擾素，是基因工程藥物對人類的又一重大貢獻。
為了充分發揮幹擾素的作用，人們利用基因工程的方法對重組幹擾素基因序列、表達係統等方麵進行改進，取得多項進展。重組幹擾素較天然幹擾素具有高產、高效能、低不良反應等特點，已更廣泛地運用到臨床。從1987年開始，用基因工程方法生產的幹擾素進入了工業化生產，並且大量投放市場。其中，基因工程人幹擾素α-2b是我國第一個國產化的基因工程幹擾素，具有抗病毒、抑製腫瘤細胞增生、調節人體免疫功能的作用，廣泛用於病毒性疾病和多種腫瘤的治療，是當前國際公認的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。現在基因工程幹擾素已廣泛用於疾病的治療，相信不遠的將來，幹擾素的應用將更加方便、多樣化。
1.7.2胰島素發展史
糖尿病作為一種嚴重的疾病已廣為人知，它是目前世界各國的主要疾病之一。隨著人們壽命的延長和生活水平進一步的提高，糖尿病將成為21世紀人類健康的主要危害。發現胰島素以前，患病者不是死於酮症酸中毒，就是餓斃，悲慘的情景是現代人所不能想象的。而應用胰島素治療糖尿病始於1922年，至今仍為治療1型糖尿病的首選藥物，具有不可替代的作用。
1869年，德國醫學生保羅·朗格漢斯在顯微鏡下研究胰腺結構時，發現了以往未曾引人注意的細胞團散落在胰腺中，這些細胞團後來被命名為“胰島”，但在當時，人們並不清楚這些細胞的作用。20年後，奧地利兩位學者馮梅靈和明可夫斯基通過研究證實，去除這些細胞，糖尿病隨即發生。這種明確的關聯性，使研究者們開始了用胰腺提取物治療糖尿病的探索之旅。
班廷是加拿大兒童醫院外科醫師，當時的醫學對胰髒了解得很少。班廷隻知道胰髒與糖尿病有關，切除動物的胰髒會引發糖尿病昏迷等症狀，一兩周內動物必然死亡。他反複思考：糖尿病患者血液中的糖分為什麼與眾不同，即不能轉變為身體需要的燃料而加以利用，使之變成熱能呢？1920年10月31日，班廷在一次備課時突發了這樣的靈感——結紮狗胰管，6～8周後待其退化，再將剩餘部分取出進行提取。1921年春，為了驗證自己的想法，班廷關閉了診所，辭掉了工作，對多倫多大學生理學係J·R·麥克勞德教授提出了唯一的要求——“我隻要10條狗，1名助手，做8周實驗”。班廷與22歲的助手查爾斯將犬的胰髒取出切碎，用冰凍過的搗臼研細，加入冷套環液稀釋，濾掉顆粒，製成了第一份粉紅色的胰提取液。隨後又發現用乙醇從胰腺內提取降糖物質的方法。4個月後，胰島素提取成功。而後，麥克勞德也加入到胰島素的提純過程中。
很快全世界都知道了29歲的班廷和他所創造的奇跡，各地的糖尿病患者紛紛要求能得到治療，這使得班廷和他的合作者們很快就研製出在酸性和冷凍（冷凍也可使胰蛋白酶失去活性）的條件下，用乙醇直接從動物（主要是牛）胰腺裏提取胰島素的方法，並在美國的禮來製藥公司進行大規模的工業生產。
1923年，瑞典諾貝爾獎委員會將諾貝爾生理學或醫學獎頒給了班廷和麥克勞德醫生。這一年，胰島素作為商品上市，上市當年即有7500位醫生對25000例糖尿病患者使用了該藥。為紀念班廷的巨大貢獻，世界衛生組織和國際糖尿病聯盟將班廷教授的生日——11月14日定為“世界糖尿病日”。弗雷德裏克·班廷基金會也因此而誕生。
1955年桑格發現了胰島素的一級結構而獲得了諾貝爾化學獎。1965年我國科學家成功合成結晶牛胰島素。1969年霍吉金斯利用X射線衍射測定了胰島素的三維立體結構，再一次獲得了諾貝爾化學獎。早期的胰島素是從豬、牛或羊的胰髒提取的粗產品，直到1936年才由斯科特利用重結晶法在鋅離子的存在下得到了純化的胰島素晶體，為長效胰島素製劑的發展奠定了基礎。但是，真正在胰島素純化方麵的曆史性突破是1960年色譜技術出現以後。20世紀70年代末，丹麥的諾瓦公司生產的半合成胰島素曾大量投放市場，但很快就被重組基因工程生物合成人胰島素取代並廣泛應用於臨床，主要的製劑有美國禮來公司的優泌林係列和丹麥諾瓦公司的諾和靈係列。