20世纪80年代在德文郡长大时，兄弟俩詹姆斯*和马特*必须小心谨慎，一次割伤或撞伤都可能让他们住进医院。
他们患有血友病，这是一种遗传性疾病，由于缺乏一种凝血蛋白，血液无法有效凝固。这一疾病已在他们的家族中延续了几代人。他们祖母的兄弟就死于此病，而他们、他们的叔叔以及一位较年幼的表弟，长期以来都通过注射缺失的蛋白质来预防出血。
虽然如今血友病已能得到有效控制——至少在药物易于获取的高收入国家是这样——但它仍会严重限制患者的自由和生活质量，甚至可能缩短预期寿命。轻微的拉伤，例如行走或搬运箱子，就可能引发出血，而健康人几乎察觉不到这类拉伤。随后，血液会从毛细血管渗出，在关节内积聚，引发剧烈疼痛并造成持久损伤。
两人中较年轻的马特现年41岁，但他的关节损伤更为严重：由于肘部软骨受损，他无法伸直右臂，而且双踝和右膝状况都很糟糕。45岁的詹姆斯则是踝关节问题最严重，每当行走或站立过久，踝关节就会肿胀并出血。
因此，当他们听说一项针对实验性基因疗法的临床试验时，两兄弟都很感兴趣。与注射不同，这种疗法可能会彻底治愈他们的血友病。这个思路很简单：如果你遗传了一个有缺陷的基因，那么将一个正常工作的基因拷贝导入人体细胞，应该就能解决问题。
我们或许终于站在了一个新时代的边缘，届时将有可能阻止某些遗传性疾病的发展。2012年，欧盟批准了首款针对特定突变基因的疗法，该基因会引发肝病；五年后，美国批准了一种治疗视力丧失的基因疗法。目前，针对其他数十种疾病的基因疗法临床试验仍在进行中。
“基因疗法有可能带来变革性影响，”加州大学伯克利分校的实验室专门研究基因疗法，该实验室负责人戴维·谢弗（David Schaffer）说。他表示，目前针对血友病等疾病的最佳药物只有短暂的疗效，但将DNA用作药物意味着“该领域至少在雄心层面上正考虑实现根治”。
对于马特和詹姆斯这样的患者来说，这些新疗法可能会彻底改变他们的生活。
问题只有一个：对我们中的许多人来说，它们并不会奏效。
即使是兄弟俩，詹姆斯和马特的生活也颇为相似。他们都住在东安格利亚，彼此相距不远，有共同的朋友，也常去同一家酒吧。两人都是独立音乐的爱好者，也都曾因在现场演出中站立而忍受剧痛。工作之余，詹姆斯是当地一支后朋克乐队的主唱，马特则曾在另一支乐队中担任吉他手。
两人都患有甲型血友病，这是由基因突变引起的，导致其身体无法产生一种名为凝血因子VIII的凝血蛋白。全球约每5000名男性中就有1人患病，女性的发病率则低得多——因为该致病基因位于X染色体上且为隐性基因，这意味着如果身体另一条X染色体上存在正常基因，其致病效应通常会被掩盖。女性通常需要两条X染色体上都携带突变基因，才会出现症状。
“小时候，我们经常在外面玩，”詹姆斯说，“我们小时候住的房子后面有一大片操场，还有一个废弃的采石场。我记得我们常常因为出血、关节疼痛、严重割伤或头部撞击而去医院。”
詹姆斯接受了自己的病情，并尽力避免受伤；而马特则更为鲁莽，尽管被要求小心谨慎，他却常常反抗，不止一次把头撞破。“小时候，我试图无视这种疾病，”他说，“这大概就是我关节问题更多的原因。”
每当他们受伤时，父母都会匆忙带他们去看医生，注射从献血者血液中提纯的凝血因子VIII。直到他们20多岁时，预防性注射凝血因子VIII才变得可用。生活因此轻松了许多：可以避免自发性出血，关节损伤也能得到控制。
但他们仍需每三到四天补充一次凝血因子VIII，这意味着注射日期总会落在一周中的不同日子，因此必须加以记录。而且每次注射需要30分钟——远非理想。
基因疗法则能让他们的身体获得一个正常工作的基因，使其自行产生凝血因子VIII。但要将基因导入人体并非易事。基因是较长的DNA链，不易进入细胞。因此，疗法通常依赖病毒，病毒天生就会将DNA注入细胞核。在本案例中，经过改造、使其不致病的病毒，并在其DNA中加入健康的人类凝血因子VIII基因，然后被注射入体内。它随后进入人体细胞，释放其携带的遗传物质，使其以独立DNA片段的形式留在细胞核中，紧邻宿主细胞的基因组。随后，细胞便开始利用植入的基因制造凝血因子VIII。
经历了多年被迫小心谨慎的日子后，马特决定报名参加这项临床试验。但詹姆斯却有所犹豫——他不太愿意接受大量的后续检查。于是他决定与一位同样患有血友病的叔叔商量。“他那个年代根本没有治疗方法，”詹姆斯说，“他说我应该试一试。”
这是一项更大规模持续试验的一部分，属于小型研究，只有15名参与者。等詹姆斯也决定报名时，所有名额已满。但不久之后，他接到一通电话，告知他有一个名额空了出来——有人退出了，而退出的正是马特。
血液检测显示，马特体内存在针对腺相关病毒（AAV）的抗体，而该试验正是以AAV作为疗法的载体。一次偶然事件——生命早期的一次短暂感染——使他对这种治疗产生了免疫力。马特退出试验后，詹姆斯便顶替了他的位置。
马特并非个例。据估计，在人群中，对本次研究所用的AAV5病毒类型的免疫率可能高达50%；对于其他AAV类型，这一比例可能更高——对AAV1和AAV2而言，或许高达70%。但各项估计存在差异，而且由于缺乏统一的免疫检测标准，我们对该问题的实际规模并不真正了解。谢弗表示，我们确切知道的是：既往存在的免疫力是志愿者被排除在基因疗法试验之外的主要原因，而且，如果这些疗法得以广泛应用，它将严重限制能够接受治疗的人群。
哈佛医学院眼科学副教授、基因疗法研究员卢克·范登贝尔赫（Luk Vandenberghe）表示，对AAV的免疫力是基因疗法的“阿喀琉斯之踵”。他说，这些是“效力极强的疗法”，“但它们只会对一小部分人群有效”。
那么，为什么要用一类如此常见、许多人都曾接触过的病毒家族来运载基因呢？
事实上，AAV最初并不是基因递送的首选载体。直到一次悲剧性事件发生之后，它才走到前台，并永久改变了这一领域。
基因可用作药物的想法，在20世纪下半叶逐渐形成，它借鉴了关于DNA结构以及基因编码蛋白质方式的新认识。
人们很早就清楚，基因递送将十分困难，但病毒会将其遗传物质嵌入细胞的认识，使人们意识到它们或许可以被改造为递送载体。20世纪70年代，用于切割和拼接DNA的工具得以开发，这才使其成为可能。
首批将基因导入人体的临床试验始于20世纪80年代末和90年代。然而，当时首选的载体并非AAV，而是逆转录病毒和腺病毒；后者虽然名称相似，但与AAV截然不同。腺病毒的一大优势在于，它易于改造，并能大量培养，以满足治疗所需。
人们担心的是，患者的免疫系统可能会产生不良反应。已知腺病毒会引发免疫反应，但研究人员认为这是一种可控的风险。他们错了。
1999年9月13日，来自亚利桑那州的18岁青年杰西·盖尔辛格（Jesse Gelsinger）在一项治疗尿素循环障碍的基因疗法试验中接受了腺病毒输注。他很快出现发热及其他对病毒的反应。其他一些试验参与者也对病毒产生了反应，但都不如杰西严重。他的免疫系统发起了全面攻击，且无法被遏制。他陷入昏迷，并在接受治疗四天后死于多器官衰竭。
由宾夕法尼亚大学的詹姆斯·威尔逊（James Wilson）主持的这项试验随即被叫停。美国食品药品监督管理局（FDA）随后进行的调查发现，试验执行中存在失误，包括患者不符合入组标准，以及研究人员未告知患者此前在动物实验中观察到的不良反应。在一起非正常死亡诉讼中，盖尔辛格家族还指控威尔逊未充分披露利益冲突，因为他持有一家生物科技公司的股份，而该公司可能因试验成功而获利。威尔逊被禁止在五年内主持受FDA监管的临床试验或参与人体研究，而盖尔辛格家族以及政府针对研究人员和大学提起的法律诉讼，最终均通过庭外和解解决。
盖尔辛格的死亡给这一新兴领域蒙上了长长的阴影，并使人们对腺病毒能否用于此类疗法产生了严重怀疑。
在对患者安全日益关注的背景下，AAV迎来了崭露头角的时机。
AAV于20世纪60年代作为腺病毒的污染物被首次发现，其名称将永远与这个声名狼藉的前身相关联。但与引发普通感冒的腺病毒不同，AAV在体内悄然传播，不会表现出任何感染迹象。
贾德·萨穆尔斯基（Jude Samulski）现任北卡罗来纳大学基因治疗中心主任，20世纪80年代初，他还是佛罗里达大学研究生时，分离出了首个AAV基因组。这使研究人员开始思考如何将其改造为基因递送工具。
但AAV难以培养，因此腺病毒仍是更受欢迎的选择。萨穆尔斯基表示，AAV“被视为没人疼的继子”。
然而，到了20世纪90年代中期，研究已表明AAV能够安全地将基因导入实验动物体内，且这些基因随后能够正常发挥作用。AAV已成为基因递送的重要候选载体。只是不幸的是，在盖尔辛格试验发生时，腺病毒的研究已处于更为先进的阶段。
但在这场悲剧之后，人们清楚地认识到，需要一种干扰性小得多的病毒。基因疗法需要向人体注入大剂量的载体病毒，其剂量远超自然感染中的水平，有时甚至高出许多倍。在如此高的剂量下，一种通常不会引发免疫反应的病毒，就更不容易失控并伤害患者。
“腺病毒的情况是，你要把一种致病病毒改造成为基因服务的无害‘联邦快递车’，”萨穆尔斯基说，“而AAV本身就是一辆天然的‘联邦快递车’。”
詹姆斯的治疗安排在2016年4月的一个周一，地点在伦敦西部的一家医院。
时间安排并不理想。他最近与伴侣安娜*一起买下了一套房子，而搬家恰好安排在治疗结束仅三天后。两人因打包行李而身心俱疲，于周日下午乘火车前往伦敦，并在当地过夜。
第二天早上，詹姆斯为自己做了最后一次注射。医生告诉他，此后不要再注射任何外源凝血因子VIII，以便在其身体开始自行产生该因子时更容易察觉。如果治疗失败，他的关节会在几天之内开始疼痛。然而，即便他的身体即将接受一项不久前还只存在于科幻作品中的基因改造，詹姆斯心中仍有其他顾虑。
“没人确定基因疗法何时才会起效，”他说，“他们只叮嘱我要稍加小心。我当时想：‘好吧，这都很好，但我这周晚些时候还得搬家呢。’”
治疗过程本身仅需一小时的静脉滴注。这正是将一杯含有超过450万亿个AAV病毒颗粒的液体注入詹姆斯手臂所需的时间，每个病毒颗粒都携带一个正常工作的凝血因子VIII基因拷贝。进入血液后，部分病毒会找到通往詹姆斯肝脏及血管内壁细胞的路径——这些细胞正是凝血因子VIII通常产生的部位——并在那里释放其携带的遗传物质。
在接下来的24小时内，詹姆斯不被允许离开治疗室，并受到密切监测，以防出现任何不良反应。结果并无异常。治疗室内有一把供安娜坐的椅子、一台电视，旁边还有一间浴室，但对詹姆斯而言，被困在狭小空间里是整个治疗中最难熬的部分。
第二天，两人按计划回家并完成了搬家。
“我其实已经能感觉到变化了，”詹姆斯说。“我记得，在把所有家具组装好之后，那天结束时我坐下来，感觉没那么难受了。第二天我们正式搬家，我搬了许多箱子。我很累，但感觉其他方面都很好。”
以往，这种强度的劳动会引发他的关节再次出血、疼痛加剧。但治疗后五天，血液检测证实了他的猜测——他的身体正在自行产生凝血因子VIII。疗法已经见效。
该试验最初有两名患者接受低剂量治疗。在确认安全后，另有六名患者接受中剂量治疗；在中剂量同样被证明安全后，又有七名患者——包括詹姆斯——接受高剂量治疗。其中九名患者被纳入该试验的研究报告。这被称为剂量递增研究。
低剂量组患者未见改善，中剂量组有部分改善，但效果最显著的是高剂量组患者——除一人之外，其余所有人均能产生达到健康人水平的凝血因子VIII。他们的自发性出血频率下降，所需注射次数也随之减少。
“当我们开始看到这些基本已接近正常水平的数值时……这彻底打破了我们的预期。我们完全惊呆了，”巴茨与伦敦医学院（Barts and the London School of Medicine and Dentistry）止血与血栓学教授、该研究首席研究者约翰·帕西（John Pasi）说。该研究由BioMarin Pharmaceutical公司资助。
“因为过程毫无痛苦，所以看起来非常简单，”詹姆斯补充道，“在伦敦待24小时，就这样完成了。它改变了我的生活——这太疯狂了。”
马特被拒绝参加试验时，并没有太过难过。但看到弟弟所受的影响后，其意义开始真正触动他。“如果我早知道结果会有多好，我可能就会失望了，”他说，“而现在我显然很失望。”
詹姆斯参加的是该试验的早期阶段，目的是检验该疗法的安全性和有效性。此后，该研究已扩展至更多患者，以进一步检验其疗效。去年美国FDA宣布将简化对新兴基因疗法的审评流程，萨穆尔斯基认为，首个用于血友病的此类疗法可能在三年内广泛普及。
治疗两年半后，詹姆斯的凝血因子VIII水平仍维持在正常范围内。自接受基因疗法前那最后一次注射后，他就再没用过注射器。综合各方说法，他似乎已经治愈。
基因治疗中心位于北卡罗来纳大学教堂山校区西侧边缘的一栋现代红砖建筑中，占据其中两层。我参观的那个五月早晨，校园里绿意盎然。考试刚刚结束，平日里满是学生的校园此刻空空荡荡。中心主任贾德·萨穆尔斯基走路略有跛行，原因是几个月前的背部受伤。“我和圣诞树较上了劲，结果输了，”他说。
在他任职期间，基因治疗中心已开发出大量AAV载体，目前正用于测试多种疾病，包括影响肌肉、大脑和血液的疾病。
萨穆尔斯基本人一直在实验室以及通过初创企业继续完善基因递送技术。其中一家名为Bamboo Therapeutics的公司近期被辉瑞收购，同时被收购的还有一种AAV载体，该载体搭载了一种名为DMD的肌肉基因的版本。辉瑞目前正在杜氏肌营养不良症患者身上测试这种载体。杜氏肌营养不良症是一种毁灭性疾病，肌肉会逐渐退化，其病因是缺乏抗肌萎缩蛋白，而DMD基因正是编码该蛋白的基因。
另一家大型制药公司诺华于2018年4月宣布收购AveXis，该公司是一家初创企业，其开发的一种有前景的基因疗法可用于治疗脊髓性肌萎缩症。这种疾病同样具有毁灭性，在其最严重的形式下，往往在幼儿期即会致命。
萨穆尔斯基表示，制药巨头纷纷进入这一领域，表明基因疗法——这一长期因1999年的悲剧而受阻的领域——终于开始受到认真对待。
但这并未帮助到像马特这样的人。“临床研究并未改变那些被排除在外的患者的处境：如果你幸运，就能接受治疗；如果你不幸运，就无法接受治疗，”萨穆尔斯基解释道，“该领域目前正致力于寻找克服剩余挑战的方法，包括既往存在的免疫力。”
而这些线索就蕴藏在病毒本身之中。
病毒颗粒由蛋白质外壳（即衣壳）构成，其遗传物质被包裹在内。这些病毒蛋白究竟发挥何种作用，至今仍是一个谜，而试图破解这一谜团的众多病毒学家中，就有萨穆尔斯基实验室的博士后研究员劳里尔·弗雷娅·厄利（Lauriel Freya Earley）。
厄利对AAV拥有百科全书式的了解。她告诉我，衣壳由三种蛋白质组成——vp1、vp2和vp3——它们以某种方式自组装成一个二十面体（即具有20个面的结构），其尺寸比人类头发的宽度小3000倍。
她递给我一块形似海星的塑料件，表面布满细小的尖刺。这是一个放大版AAV衣壳3D打印模型的一部分。衣壳除了保护病毒DNA外，还起着类似钥匙的作用，帮助病毒进入人体不同器官。蛋白质材料的部分突出于表面，形成凹凸不平的结构，而这些结构不知何故有助于病毒进入细胞。
自萨穆尔斯基克隆出第一个AAV以来的37年间，后来被称为AAV2的这一病毒，已衍生出其他多种类型。据估计，大约有十几种能够感染人类细胞，其中一些正被作为基因疗法载体，用于不同疾病的测试。各类型的区别在于其衣壳不同，而衣壳决定了它们各自的功能。例如，AAV5和AAV8能轻易进入肝脏。AAV9同样可以进入肝脏，并且还能穿过血脑屏障——这是许多分子难以逾越的障碍——因此可以将基因递送至大脑。除了向不同组织输送基因外，多样化的AAV还可能提供一种规避免疫系统的途径。
衣壳还会使病毒成为免疫系统的攻击目标。当某人接触过某种病毒并产生针对它的抗体时，正是这些独特的结构成为抗体的攻击靶点。
虽然大多数人可能已经感染过AAV2——一些估计较高的研究表明，约70%的人体内存在抗体——但据推测，人们接触其他AAV类型的概率较低。对于像马特这样对某一类型具有免疫力的人来说，人们有望使用另一种类型对其进行治疗。
研究人员还在实验室中创造新的变体。其中一种方法是对衣壳进行改造，使其不再被抗体识别。如果研究人员知道抗体识别的是衣壳的哪些部分，这将会很简单，但这是AAV生物学中另一个仍笼罩在谜团之中的领域。
另一种替代方法是制造大量突变衣壳变体，然后筛选出那些能够悄然躲过免疫系统的变体。
“我们没有理由任由大自然抛给我们的任何病毒摆布，”加州大学伯克利分校的戴维·谢弗说道。他同时也是AAV设计初创公司4D Molecular Therapeutics的创始人之一。他认为，我们应当对AAV进行改造，既要优化其作为基因递送载体的性能，也要绕过免疫反应。“如果我们对蛋白质表面外壳进行足够多的改变，就能使病毒进化，从而不再被既有抗体识别。”
几年前，萨穆尔斯基将这一方法应用于一个实际案例。六名患有杜氏肌营养不良症的男孩参加了一项早期临床试验，使用的是经改造的AAV2作为基因治疗载体。该试验的目的并非治疗他们，而是检验这种AAV2在递送相关基因方面是否安全且有效——结果证明确实如此。但由此也导致这些男孩体内产生了高水平的AAV2抗体，这将使他们今后无法再接受作为治疗的另一剂注射。
因此，萨穆尔斯基的团队从其中三名男孩身上采集了血液，将大量突变AAV2衣壳暴露于血液所含的抗体之下，并筛选出那些能够逃避识别的衣壳。理论上，装载了这些衣壳的AAV2可用于为这三名男孩递送治疗药物。然而，萨穆尔斯基的实验仅仅是一项学术性实验，旨在证明该方法是可行的。
根据现行法规，个性化基因疗法仍然不切实际。Samulski表示，监管机构不区分天然产生的与人工构建的AAV衣壳，因此每一种新变体都必须经过繁重且成本高昂的临床试验。“但鉴于总体上有成千上万的患者被排除在外，监管机构与临床需求之间必须进行一场基于常识的对话。”
然而，即便人工AAV的审批流程变得更加精简，也并非所有人都表示赞同。James Wilson已将研究重心从腺病毒转向AAV，他担心对AAV进行过度改造可能会把一种无害的病毒变成更具危害性的东西。因此，他转而专注于从灵长类动物中分离新的天然AAV。
“这些特殊的AAV与众不同，足以不被免疫系统识别，”Wilson说。“但它们是否是良好的载体？这正是我们目前正在研究的问题。”
不过，Samulski并不因对人工构建病毒的批评而动摇。
“你可以寻找天然病毒，但如果你知道如何对它们进行进化，那么两者并无区别。天然并不意味着更好。没有证据表明工程化病毒会具有危险性。”
2018年4月的一个周五晚上，距离他接受治疗的第二个周年纪念日只差几天，James所在的乐队在剑桥的一家酒馆演出。在此之前，他必须提高凝血因子VIII的水平才能保持最佳状态，但现在已不再需要这样做。
过去那种时刻担心需要小心保护身体、并记得注射的顾虑已经消失。他和Anna如今可以一起计划更长的假期，无需再考虑要携带多少药物，或能否将其存放在阴凉处。
“我感觉自己像换了一个人，”他说，“我甚至不再去想这件事。令人惊讶的是，人们能够如此迅速地习惯不再去做一件他们已经做了43年的事情。”
此次治疗并未在兄弟二人之间引发任何摩擦，他们依然关系亲密。不过，James承认，他对试验的成功感到内疚，因为他拥有而Matt却没有这种疗效。两人对于已不复存在的那种纽带也都感到一丝伤感。他们一生中曾一同测试过不同的药物，并且总能彼此倾诉与疾病相关的困扰。如今他们仍会谈论此事，但已与从前不同了。
没有人知道James体内新的凝血因子VIII基因能够发挥作用多久，但此前一项针对B型血友病的基因疗法试验带来了希望：患者在八年后仍在持续自行产生凝血因子。
但James确实担心自己的水平会下降。“我心里隐隐觉得，这种状态可能不会永远持续下去，所以我在它持续的时候完全享受其中。我甚至会产生一些完全不理性的想法，比如我或许应该更多地关注自己的水平，而不是将其视为理所当然——这样它们或许能保持得更高。”
如果James的改造细胞随着再生而消失，他可能无法再次接受同样的治疗，因为他很可能现在也已对该疗法产生免疫。而且，由于基因疗法需要大剂量注入载体病毒，他体内的AAV5抗体数量远远多于自然感染所产生的抗体。这可能会使他无法接受其他类型AAV的治疗。
但在未来，基因疗法甚至可能无需病毒。研究人员正在探索其他递送方式，从脂质体——即含有液体、能够与细胞膜融合的脂肪分子——到不会被免疫系统识别的合成纳米颗粒。研究人员还在研究基因编辑方法，以将功能性基因永久整合到受体的基因组中。
“基因疗法研究获得了大量资金支持，因此问题会更容易解决。这只是时间问题，”Samulski说。
事实证明，Matt无需等待太久。自他最初申请参加该试验以来，BioMarin已改变了判定免疫力的方法。后续检测发现Matt的AAV5抗体水平低于阈值，从而使他有资格进入该研究的后续阶段。
这是一个令人意外的转折，也提醒人们，尽管该领域已有一定历史，但它仍处于起步阶段，仍在努力充分理解既存免疫这一挑战。“如果一切顺利，我大约六个月后就应该开始参加试验，所以我当然非常高兴，”Matt说。
Samulski表示，这也表明有必要对免疫检测进行标准化，因为目前每个人都在尝试不同的方法。在我们准确了解何种程度的免疫会阻碍治疗之前，我们可能会在不必要的情况下拒绝让人们接受改变人生的疗法。
“基因疗法仍处于非常早期的阶段，”他说，“我们仍在测试哪种方法会奏效。”
*部分姓名已作更改。
Mosaic已就此事联系BioMarin征求意见，但该公司表示，由于其遵循英国制药行业协会的行业守则，在血友病A治疗方案获得许可和批准之前，它无法提供本文所讨论的该治疗方案的具体信息。
