發(fā)布日期：2017-12-29
1953年，科學(xué)家沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，自此之后，人們知道了遺傳信息是由基因構(gòu)成和表達(dá)。1963年，基因雙螺旋論被提出十年后，新一代科學(xué)家正式提出基因編輯療法——通過(guò)敲除或替代某部分基因，讓基因表達(dá)發(fā)生改變，增加或減少某些細(xì)胞功能，以治療、治愈某些疾病。
回首2017年，基因編輯給我們帶來(lái)了很多驚喜。
人類(lèi)首例體內(nèi)基因編輯手術(shù)在美進(jìn)行
2017年1月，加州大學(xué)舊金山分校兒童醫(yī)院首次嘗試在人體內(nèi)直接進(jìn)行基因編輯，科學(xué)家向一名44歲的患者血液內(nèi)注入基因編輯工具，以永久性改變基因的方式來(lái)治療亨特氏綜合征，亨特氏綜合征是一種罕見(jiàn)的、威脅生命的遺傳性疾病，由基因突變導(dǎo)致，患者細(xì)胞代謝廢物無(wú)法分解，累積在組織器官中，最終產(chǎn)生機(jī)能障礙。
此次科學(xué)家采用的基因編輯工具是第一代基因編輯工具—鋅手指核酸酶技術(shù)，該技術(shù)進(jìn)行定位的序列更長(zhǎng)，操作相對(duì)復(fù)雜，但基因編輯的精準(zhǔn)度相對(duì)更高，如果此次試驗(yàn)最終成功，基因編輯療法或?qū)⑦M(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段。
美國(guó)進(jìn)行首個(gè)人類(lèi)胚胎 CRISPR 基因編輯實(shí)驗(yàn)
2017年8月，美國(guó)科學(xué)家利用CRISPR技術(shù)，從一個(gè)人類(lèi)細(xì)胞期胚胎中去除了引發(fā)肥厚型心肌病的MYBPC3基因，再次展示了CRISPR強(qiáng)大的基因編輯能力。
這是美國(guó)首例人類(lèi)胚胎的基因編輯實(shí)驗(yàn)，目前僅在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，人類(lèi)有一萬(wàn)多種疾病由單個(gè)基因異常引起，如果使用 CRISPR 技術(shù)在胚胎期進(jìn)行矯正，將可以治愈一系列遺傳性疾病，拯救上百萬(wàn)生命。
該實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用12位女性捐獻(xiàn)者的卵子和一位攜帶 MYBPC3 基因的男性精子構(gòu)建人的胚胎。然后，當(dāng)精子被注射到卵子內(nèi)時(shí)，CRISPR發(fā)揮作用，剪掉缺陷基因。隨著胚胎的分裂和生長(zhǎng)，很多細(xì)胞都利用母本基因組中相應(yīng)的正常基因進(jìn)行了自我修復(fù)，糾正了原有的缺陷基因。實(shí)驗(yàn)中，72%的細(xì)胞看起來(lái)得到了糾正，研究人員也沒(méi)有觀察到任何脫靶效應(yīng)。
來(lái)自俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)的主要作者 Shoukhrat Mitalipov 介紹說(shuō)，實(shí)際上，研究人員沒(méi)有編輯或修飾任何基因，僅僅用 CRISPR 技術(shù)糾正了突變基因。以后，這項(xiàng)技術(shù)有可能大大減輕攜帶這種遺傳疾病的家庭負(fù)擔(dān)。
威斯康星-麥迪遜大學(xué)的生物倫理學(xué)家 Alta Charo 認(rèn)為，這項(xiàng)研究所展示 CRISPR 治療遺傳病的潛能，超過(guò)該技術(shù)引起的擔(dān)憂。在研究如何安全、準(zhǔn)確編輯胚胎基因的道路上，這項(xiàng)研究邁出了重要而鼓舞人心的一步。
基因編輯有望將豬器官安全移植人類(lèi)患者
同樣在8月，科學(xué)家使用基因編輯技術(shù)移除豬體內(nèi)DNA中的危險(xiǎn)病毒，從而有望在豬身體上培育出人類(lèi)可移植器官。
豬類(lèi)內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒永久嵌入在豬類(lèi)基因之中，最新研究表明，這種病毒可以感染人類(lèi)細(xì)胞，具有潛在的威脅，該病毒的存在一直是阻礙轉(zhuǎn)基因豬類(lèi)生長(zhǎng)發(fā)育的主要障礙，并阻止轉(zhuǎn)基因豬對(duì)人類(lèi)患者提供腎臟和其它移植器官。
研究中，研究人員使用多樣化基因編輯對(duì)克隆原發(fā)性豬纖維母細(xì)胞根除了內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒，并成功培育出病毒失活豬，從而為提供更加安全有效的異種器官移植奠定了更好的基礎(chǔ)。
CRISPR基因編輯準(zhǔn)確性大幅度提升
CRISPR-Cas9技術(shù)能夠可靠地發(fā)現(xiàn)和切割靶DNA序列片段，但是按照所希望的那樣修復(fù)這種切割是一種碰運(yùn)氣過(guò)程，當(dāng)目標(biāo)就是校正DNA中導(dǎo)致遺傳疾病的堿基變化時(shí)，高達(dá)50%的錯(cuò)誤率是一個(gè)特別不容忽視的問(wèn)題。
今年11月，美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校生物醫(yī)學(xué)工程教授KrishanuSaha領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種能夠讓這種修復(fù)不那么容易地出錯(cuò)新方法。
與標(biāo)準(zhǔn)的CRISPR技術(shù)相比，這種新方法將精確重寫(xiě)DNA序列的概率提高了10倍，這些研究人員利用一種被稱(chēng)作RNA適配子（RNA aptamer）的分子膠組裝一種完整的CRISPR修復(fù)工具包，并將這種工具包運(yùn)送到DNA切割位點(diǎn)上，從而實(shí)現(xiàn)更高的修復(fù)精準(zhǔn)度。
比如，在添加熒光標(biāo)記中，該方法允許研究人員很容易地在一個(gè)細(xì)胞群體中鑒定出所有經(jīng)過(guò)精確編輯的DNA序列。Saha說(shuō)，“通過(guò)尋找這些熒光標(biāo)簽，我們能夠?qū)崿F(xiàn)98%的準(zhǔn)確率。”
同時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，新方法還有其他的幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。首先，這種工具包僅含有非病毒試劑，這就簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過(guò)程，并降低了在未來(lái)開(kāi)展遺傳手術(shù)臨床應(yīng)用時(shí)存在的安全性問(wèn)題。其次，將一種RNA適配子添加到這種工具包中要比修飾Cas9蛋白更加容易，而且提供更大的靈活性。
雖然2017年基因編輯領(lǐng)域又取得了諸多令人驚喜的進(jìn)展，不過(guò)，不可忽視的是，由于其目前在技術(shù)、法律、倫理等方面還存在諸多問(wèn)題，因此，基因編輯總體而言在臨床治療領(lǐng)域依然進(jìn)展緩慢，目前，主要集中在單基因突變引起的疾病和罕見(jiàn)病領(lǐng)域，比如β地中海貧血病和鐮狀細(xì)胞病。
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，日前，美國(guó)一家名為“CRISPR治療”的公司，也是首家獲得歐洲監(jiān)管機(jī)構(gòu)許可的公司，將在明年開(kāi)展臨床試驗(yàn)，其將利用CRISPR技術(shù)解決β地中海貧血患者的遺傳缺陷，該公司還計(jì)劃在明年上半年向美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）申請(qǐng)批準(zhǔn)CRISPR治療鐮狀細(xì)胞病的臨床試驗(yàn)。
在歐洲，約有15000人患有β地中海貧血，美國(guó)約有10萬(wàn)人患有鐮狀細(xì)胞病，這兩種疾病都是由基因突變引起的遺傳性疾病，這些突變基因?qū)е卵t蛋白（紅細(xì)胞中一種重要的蛋白質(zhì)）在整個(gè)身體內(nèi)不能正常攜帶氧氣，通常情況下，父母雙方各自攜帶一個(gè)異?；?，孩子便會(huì)發(fā)生這種疾病。
同時(shí)，斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員也將采用CRISPR治療鐮狀細(xì)胞病進(jìn)行臨床試驗(yàn)，該研究小組由兒科副教授Matthew Porteus領(lǐng)導(dǎo)，計(jì)劃在2018年—2019年開(kāi)展臨床試驗(yàn)。
在對(duì)鐮狀細(xì)胞病的研究上，CRISPR Therapeutics公司和斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員采取的是不同的方法。
兩組均從患者的骨髓中提取干細(xì)胞，然后用CRISPR技術(shù)改變它們，但是CRISPR Therapeutics公司不是試圖修復(fù)鐮狀細(xì)胞缺陷型基因，而是利用編輯工具使細(xì)胞產(chǎn)生另一種蛋白質(zhì)，一種嬰兒型的血紅蛋白，修改后的細(xì)胞將被重新注入患者體內(nèi)，該公司正在使用相同的方法來(lái)治療歐洲患有β地中海貧血的患者。
而在斯坦福的鐮狀細(xì)胞研究中，研究人員將試圖直接糾正血紅蛋白基因突變，將鐮狀細(xì)胞轉(zhuǎn)化為正常細(xì)胞，斯坦福大學(xué)將在Curative and Definitive Medicine醫(yī)學(xué)中心進(jìn)行試驗(yàn)。
相對(duì)傳統(tǒng)治療手段，基因生物編輯技術(shù)將給給患者帶來(lái)更多治愈的可能，并降低家庭的治療負(fù)擔(dān)。
比如現(xiàn)階段，規(guī)范性的終身輸血和去鐵治療是重型β地中海貧血病的主要治療方式，但治療費(fèi)用極其高昂，而且需要進(jìn)行頻繁的終身治療，據(jù)《中國(guó)地中海貧血藍(lán)皮書(shū)》顯示，傳統(tǒng)的終身輸血排鐵治療一生約需花費(fèi)480萬(wàn)元，是絕大多數(shù)家庭不可承受的沉重負(fù)擔(dān)。
此外，地貧造血干細(xì)胞移植治療也是目前廣泛開(kāi)展的臨床治愈地貧的治療方法，但據(jù)《中國(guó)地中海貧血藍(lán)皮書(shū)》顯示，2016年，到南方醫(yī)院尋找移植供者準(zhǔn)備移植的人數(shù)達(dá)2255人，按每年完成78例地貧移植計(jì)算，最長(zhǎng)待床期達(dá)到近30年。
而基因治療生物技術(shù)往往具有無(wú)需配型，減少移植并發(fā)癥，無(wú)需長(zhǎng)期服用免疫抑制藥物等方面的優(yōu)勢(shì)，甚至達(dá)到根本治愈的目的。
來(lái)源：醫(yī)谷
