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了很多驚喜。
人類首例體內(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治療亨特氏綜合征，亨特氏綜合征是一種罕見的、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，操作相對復(fù)雜，但基因編輯的精準(zhǔn)度相對更高，如果此次試驗最終成功，基因編輯療法或?qū)⑦M(jìn)入一個全新的發(fā)展階段。
美國進(jìn)行首個人類胚胎 CRISPR 基因編輯實驗
2017年8月，美國科學(xué)家利用CRISPR技術(shù)，從一個人類細(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。
這是美國首例人類胚胎的基因編輯實驗，目前僅在實驗室進(jìn)行，人類有一萬多種疾病由單個基因異常引起，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，拯救上百萬生命。
該實驗中，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，CRISPR發(fā)揮作用，剪掉缺陷基因。隨著胚胎的分裂和生長，很多細(xì)胞都利用母本基因組中相應(yīng)的正?；蜻M(jìn)行了自我修復(fù)，糾正了原有的缺陷基因。實驗中，72%的細(xì)胞看起來得到了糾正，研究人員也沒有觀察到任何脫靶效應(yīng)。
來自俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)的主要作者 Shoukhrat Mitalipov 介紹說，實際上，研究人員沒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，這項研究所展示 CRISPR 治療遺傳病的潛能，超過該技術(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中的危險病毒，從而有望在豬身體上培育出人類可移植器官。
豬類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒永久嵌入在豬類基因之中，最新研究表明，這種病毒可以感染人類細(xì)胞，具有潛在的威脅，該病毒的存在一直是阻礙轉(zhuǎn)基因豬類生長發(fā)育的主要障礙，并阻止轉(zhuǎn)基因豬對人類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，高達(dá)50%的錯誤率是一個特別不容忽視的問題。
今年11月，美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校生物醫(yī)學(xué)工程教授KrishanuSaha領(lǐng)導(dǎo)的一個研究團(tuán)隊開發(fā)出一種能夠讓這種修復(fù)不那么容易地出錯新方法。
與標(biāo)準(zhǔn)的CRISPR技術(shù)相比，這種新方法將精確重寫DNA序列的概率提高了10倍，這些研究人員利用一種被稱作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切割位點上，從而實現(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細(xì)胞群體中鑒定出所有經(jīng)過精確編輯的DNA序列。Saha說，“通過尋找這些熒光標(biāo)簽，我們能夠?qū)崿F(xiàn)98%的準(zhǔn)確率。”
同時，與現(xiàn)有技術(shù)相比，新方法還有其他的幾項優(yōu)勢。首先，這種工具包僅含有非病毒試劑，這就簡化了生產(chǎn)過程，并降低了在未來開展遺傳手術(shù)臨床應(yīng)用時存在的安全性問題。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，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病領(lǐng)域，比如β地中海貧血病和鐮狀細(xì)胞病。
據(jù)國外媒體報道，日前，美國一家名為“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，將在明年開展臨床試驗，其將利用CRISPR技術(shù)解決β地中海貧血患者的遺傳缺陷，該公司還計劃在明年上半年向美國食品和藥物管理局（FDA）申請批準(zhǔn)CRISPR治療鐮狀細(xì)胞病的臨床試驗。
在歐洲，約有15000人患有β地中海貧血，美國約有10萬人患有鐮狀細(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異?；颍⒆颖銜l(fā)生這種疾病。
同時，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，該研究小組由兒科副教授Matthew Porteus領(lǐng)導(dǎo)，計劃在2018年—2019年開展臨床試驗。
在對鐮狀細(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。
相對傳統(tǒng)治療手段，基因生物編輯技術(shù)將給給患者帶來更多治愈的可能，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)《中國地中海貧血藍(lán)皮書》顯示，傳統(tǒng)的終身輸血排鐵治療一生約需花費(fèi)480萬元，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展的臨床治愈地貧的治療方法，但據(jù)《中國地中海貧血藍(lán)皮書》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例地貧移植計算，最長待床期達(dá)到近30年。
而基因治療生物技術(shù)往往具有無需配型，減少移植并發(fā)癥，無需長期服用免疫抑制藥物等方面的優(yōu)勢，甚至達(dá)到根本治愈的目的。
來源：醫(yī)谷
