Nature：CRISPR治療遺傳疾病又進一大步，臨床前試驗獲成功

生物探索

編者按

斯坦福大學醫學院的研究團隊利用CRISPR技術，在人體幹細胞中修復了造成鐮狀細胞貧血病的基因，這些幹細胞可以正常移植到小鼠體內並蓬勃發育。關於這項臨床前試驗成功的研究文章於11月7日在線發表在Nature上。

異常形狀的紅細胞（紫紅色）是鐮刀型細胞貧血症的特徵之一

鐮刀形細胞貧血症是一種隱性基因遺傳病：患病者的血液紅細胞表現為鐮刀狀，其攜帶氧的功能只有正常紅細胞的一半。迄今為止還沒有能真正治癒的藥物。目前唯一批准用於治療鐮狀細胞疾病的藥物是hydroxyurea（羥基脲），該藥物只能用來緩解癥狀，並不能治癒該疾病。

斯坦福大學醫學院的研究團隊利用CRISPR基因編輯技術，在人體幹細胞中修復了造成鐮狀細胞貧血病的基因，這是在研髮針對該疾病的基因治療道路上走出的關鍵一步。這項最新研究證明了修復後的細胞能生成正常功能的血紅蛋白分子，可以在正常紅細胞中攜帶氧氣，這些幹細胞也可以正常移植回小鼠體內。

這項研究表明針對血源性遺傳疾病，可以進行基因治療修復，這是一種概念證明。這一研究成果於11月7日在線發表在Nature上。文章通訊作者是斯坦福大學醫學院教授、CRISPR Therapeutics公司創始人Matthew Porteus 博士。

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基因治療之路

隨著醫學的飛躍發展，目前治癒鐮刀狀細胞疾病的新希望已經浮出水面，一種理想的療法（基因療法）成為大家積極嘗試的研究手段。2011年哈佛大學醫學院等機構研究人員運用基因沉默的方式，把患鐮狀細胞貧血病的成年實驗鼠體內的BCL11a基因剔除。結果發現其鐮狀細胞貧血病癥狀得到明顯改善。Bluebird公司運用基因療法，單個病人的臨床積極數據引起轟動。治療時需要從病人的骨髓中抽取造血幹細胞，並在體外進行修改，再將其移植到病人體內。也是迄今為止唯一能治癒該疾病的方法（詳細）。

自從CRISPR技術產生後，我國廣醫三院孫筱放教授帶領的團隊，也通過CRISPR/Cas9基因編輯技術，成功糾正β-地貧iPSCs中的β珠蛋白基因（HBB）突變，為沒有骨髓移植匹配捐贈者的患者提供了一種新的自體移植治療選擇。人們認為真正運用於臨床還有很長一段路要走。

然而沒想到這麼快，2016年下半年就有臨床前試驗證實：CRISPR可以治療鐮刀形細胞貧血症。這項研究不僅為鐮刀型細胞貧血症等血液疾病帶來了福音，也為CRISPR在臨床上的應用提出了新希望，進一步推動CRISPR真正走向臨床。

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CRISPR帶來新希望

這項研究從患者體內採集幹細胞，然後進行修復，研究顯示這些幹細胞能生成正常的血紅細胞。以往的研究主要都是通過舊的基因編輯技術，但這項新發現採用了CRISPR 技術。研究人員之前花了6年時間，希望能通過當時的技術來靶向β-球蛋白，而CRISPR實驗只進行了一個星期，效果要好得多。

CRISPR是指成簇的間隔短迴文重複，細菌通過CRISPR與內切酶Cas組成的防禦系統對抗外來侵略者。CRISPR-Cas能根據嚮導RNA的指引切割入侵者的遺傳物質。2012年研究者們利用這一特點，將CRISPR系統發展成了強大的基因組編輯工具。

利用這種技術，研究人員可以在希望的位置進行剪切，比如這項研究就是在鐮狀細胞突變處。一旦突變DNA序列被刪除，那麼就可以利用其它工具粘上一個正常的序列拷貝。

研究小組首先從患者體內取出造血幹細胞，利用CRISPR糾正基因突變，然後濃縮幹細胞，這樣90%的造血幹細胞都會攜帶糾正過的細胞基因。最後研究人員將這種濃縮後，糾正過了的造血幹細胞注入到幼鼠體內。這些幹細胞能從血液系統正常進入骨髓，開枝散葉製造血液細胞。16周後，研究小組檢查小鼠骨髓，發現糾正後的幹細胞蓬勃發育。

無需用這些細胞完全替換患者體內所有的鐮狀細胞，只要鐮狀細胞的比例低於30%，那麼患者就不會出現癥狀了。而且糾正過的細胞相對於鐮狀細胞具有優勢，因為後者一般來說平均10天後就會死亡，而糾正後的細胞能生活大約120天。

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安全問題

雖然基因治療的研究近年來取得了很大的進步，但尚未廣泛推廣。CRISPR 基因編輯也沒有在人體臨床實驗中進行驗證。這就存在一個問題，它們安全嗎？會不會出現未知的免疫反應，或者改變非靶標DNA序列，也就是說脫靶呢？

對此通訊作者Porteus認為目前我們還沒有一個測試能夠運行來證明它的安全性，他認為一系列不同的實驗也許能提供一些安全性的資料。到目前為止，此研究中沒有發現糾正的造血幹細胞與正常的健康造血幹細胞的區別。

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