今年秋天，18位患有萊伯氏先天性黑朦10型的美國(guó)盲人將接受一種新型療法的臨床試驗(yàn)。引人注目的是，這款叫做EDIT-101的治療方案，是一種由Editas Medicine和Allergan兩家公司開發(fā)的基因編輯療法。

這并不是基因編輯技術(shù)第一次走入正規(guī)的人類臨床試驗(yàn)，但由于EDIT-101需要直接注射進(jìn)患者的視網(wǎng)膜下，因而有望成為世界上第一款直接在人體內(nèi)使用的CRISPR/ Cas9基因編輯療法。

近年來(lái)，利用CRISPR/ Cas9基因編輯技術(shù)治療人類疾病的研究方興未艾。今天的我們，究竟該如何理解這種技術(shù)對(duì)人類的意義，它究竟是濟(jì)世的懸壺，還是潘多拉的魔盒？

另辟蹊徑的“基因剪刀”

萊伯氏先天性黑朦（Leber congenital amaurosis，LCA），是一種嚴(yán)重的遺傳性視網(wǎng)膜病變，也是導(dǎo)致兒童先天性眼盲的主要原因之一?；加羞@種疾病的嬰兒，會(huì)在出生時(shí)至一歲以內(nèi)，快速喪失雙眼視錐細(xì)胞功能，直到完全失明。

萊伯氏先天性黑朦可以分為多種不同類型，大多數(shù)是由常染色體上的不同基因突變引起的。因此，科研人員很早就開始探索這種疾病的基因療法。

2017年底，首個(gè)針對(duì)萊伯氏先天性黑朦2型的基因治療藥物L(fēng)uxturna獲美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市。萊伯氏先天性黑朦2型是由RPE65基因突變引起的。而Luxturna的基本治療原理，就是通過(guò)AAV病毒載體，把正常的RPE65基因遞送到視網(wǎng)膜細(xì)胞。2018年3月，麻省眼耳鼻喉醫(yī)院首次對(duì)人類患者進(jìn)行了商業(yè)治療性質(zhì)的Luxturna藥物注射。當(dāng)時(shí)這位患者支付了85萬(wàn)美元的治療費(fèi)用。

但是另一種類型的萊伯氏先天性黑朦——10型，卻無(wú)法復(fù)制這種治療思路。因?yàn)橐疬@種疾病的是另一個(gè)發(fā)生突變的基因——CEP290基因。CEP290基因的編碼序列比較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了AAV病毒的包裝能力。簡(jiǎn)單而言，就是嬌小的運(yùn)輸車無(wú)法把大塊頭的正?；蜻\(yùn)送到視網(wǎng)膜細(xì)胞中——它“超載”了。

Editas Medicine公司決定另辟蹊徑，他們依然雇傭了AAV病毒這種運(yùn)輸車，但搭載的不是正常CEP290基因，而是能破壞突變基因的“基因剪刀”——金黃色葡萄球菌Cas9（一種CRISPR/ Cas9基因編輯工具）。在CEP290特異向?qū)NA的引路下，這種基因剪刀在眼睛的光感受細(xì)胞內(nèi)直接將突變內(nèi)含子中的突變序列整體刪除或倒位，從而恢復(fù)了CEP290的正常表達(dá)。

在開展人類臨床試驗(yàn)之前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了視網(wǎng)膜組織體外實(shí)驗(yàn)、小鼠實(shí)驗(yàn)和靈長(zhǎng)類動(dòng)物安全實(shí)驗(yàn)，相關(guān)論文于2019年1月發(fā)表于《自然—醫(yī)學(xué)》。

對(duì)大眾而言，基因療法和基因編輯療法的概念或許并不那么容易區(qū)分?！岸鄶?shù)已經(jīng)走上應(yīng)用的基因療法是通過(guò)向細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)入正?；?qū)崿F(xiàn)的，這種方法不對(duì)患者原有的基因組進(jìn)行改變；而基因編輯療法作為基因療法中特殊的一類，則是利用CRISPR/ Cas9基因編輯工具，直接在患者自身基因上‘修修補(bǔ)補(bǔ)’?！敝袊?guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授薛天向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》解釋?？梢钥吹?，上述萊伯氏先天性黑朦2型的治療手段屬于傳統(tǒng)的基因治療，而針對(duì)萊伯氏先天性黑朦10型的EDIT-101療法，則是真正意義上的基因編輯療法。

取道巧妙的先行者

近年來(lái)，針對(duì)眼科疾病的基因治療研究開展得如火如荼。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)獲得相關(guān)國(guó)家衛(wèi)生部門批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床治療，或正處于臨床研究的基因包括：與先天性黑朦相關(guān)的RPE65基因、CEP290基因；與視網(wǎng)膜色素變性相關(guān)的RPGR基因、PDE6B基因、USH2A基因；與無(wú)脈絡(luò)膜癥（一種從夜間視力降低和周邊視力逐漸喪失開始，最終導(dǎo)致視力喪失和失明的疾?。┫嚓P(guān)的REP-1基因，等等。

“眼科疾病是基因治療的一個(gè)熱門領(lǐng)域?！?span id="f6u6so8" class="frd">中科院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員仇子龍告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“部分原因在于，眼睛在人體內(nèi)是一個(gè)比較獨(dú)立的器官。由于缺乏大血管，經(jīng)過(guò)視網(wǎng)膜下注射的藥物不容易經(jīng)由血液循環(huán)蔓延到身體其他地方，相對(duì)來(lái)說(shuō)，安全性較有保障?！?/p>

近年來(lái)，薛天、仇子龍以及中國(guó)科技大學(xué)副教授章梅等人合作，利用一種名為Targeted-RecA Enhanced homology-Directed repair （TRED）的CRISPR/RecA新型基因編輯技術(shù)，探索對(duì)視網(wǎng)膜色素變性的基因編輯治療。患有視網(wǎng)膜色素變性的小鼠經(jīng)過(guò)基因編輯處理后，視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞的退化狀況有所減輕，視網(wǎng)膜的感光功能出現(xiàn)了一定程度的恢復(fù)。

與EDIT-101不同，TRED療法不僅用基因編輯工具破壞突變基因，還通過(guò)引入MS2-RecA復(fù)合蛋白系統(tǒng)，促進(jìn)突變位點(diǎn)的同源重組，從而實(shí)現(xiàn)基因矯正和細(xì)胞功能修復(fù)的目的。

“CRISPR/ Cas9，正像它的綽號(hào)‘基因魔剪’那樣，是一把能剪開基因的剪刀。”仇子龍說(shuō)，“比較兩種針對(duì)眼科疾病的基因編輯療法，EDIT-101是通過(guò)基因編輯對(duì)由基因突變導(dǎo)致的異?；蚣羟形稽c(diǎn)進(jìn)行修復(fù)；TRED則是先剪開異?；?，再像打補(bǔ)丁一樣，把正常的基因修復(fù)上去。”

在當(dāng)前的技術(shù)水平下，單純使用CRISPR/ Cas9剪切破壞基因序列的成功率比較高，而機(jī)體自發(fā)的同源重組進(jìn)行修復(fù)的成功率則非常低。薛天認(rèn)為，EDIT-101這種治療方案針對(duì)萊伯氏先天性黑蒙10型這一特殊遺傳疾病，僅需破壞一定的基因組序列，巧妙避開了目前同源重組修復(fù)效率低下這一普遍技術(shù)難題。因此，EDIT-101很適合作為一個(gè)打開CRISPR/ Cas9基因編輯治療之門的先導(dǎo)方向。

然而，像萊伯氏先天性黑朦10型這樣只需要剪切異常基因就能治好的遺傳性疾病，畢竟是少數(shù)?！敖^大多數(shù)遺傳疾病，還是需要把CRISPR基因剪刀和其他的修復(fù)工具配合在一起發(fā)揮作用。因此怎么提高修復(fù)效率，是科研人員未來(lái)必須攻克的問題?！背鹱育堈f(shuō)。

打開方式正確，就不是“潘多拉魔盒”

EDIT-101并不是第一個(gè)獲批進(jìn)入臨床試驗(yàn)的基因編輯治療方案。

早在2018年5月，歐洲首次批準(zhǔn)了利用基因編輯技術(shù)治療β型地中海貧血的臨床試驗(yàn)，這也是歐洲批準(zhǔn)利用CRISPR/ Cas9基因編輯技術(shù)治療的第一種人類疾病。這種名為CTX-001的治療方案是對(duì)患者的造血干細(xì)胞進(jìn)行體外基因編輯，驗(yàn)證無(wú)誤后再移植進(jìn)患者體內(nèi)。

華東師范大學(xué)研究員吳宇軒曾參與這一研究，他對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說(shuō)：“包括多種眼科疾病、β型地中海貧血、鐮刀狀細(xì)胞型貧血等在內(nèi)，目前開展的基因編輯臨床試驗(yàn)大都以當(dāng)下無(wú)藥可治的遺傳疾病為攻克目標(biāo)，如若成功，可以立即造福病人與社會(huì)，同時(shí)也可以反饋促進(jìn)基因編輯研究的進(jìn)一步發(fā)展。”

然而，與傳統(tǒng)的醫(yī)療技術(shù)相比，基因編輯療法似乎更容易觸動(dòng)公眾的敏感神經(jīng)。有人視基因編輯為“潘多拉的魔盒”，對(duì)CRISPR/ Cas9這把基因魔剪逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向更廣泛的人類生活感到不安。

對(duì)此，幾位受訪專家均表示，有必要嚴(yán)格區(qū)分對(duì)人類胚胎、生殖細(xì)胞的基因編輯，和對(duì)成體細(xì)胞的基因編輯。前者不僅會(huì)通過(guò)遺傳傳遞給下一代，進(jìn)入全人類的基因庫(kù)；還會(huì)影響個(gè)體身上的全部細(xì)胞，這對(duì)單純的治病來(lái)講，不僅沒有必要，還會(huì)大大增加預(yù)期外不良表型的風(fēng)險(xiǎn)。因此在可見的一段歷史時(shí)期內(nèi)，還應(yīng)禁止開展人類胚胎和生殖細(xì)胞的基因編輯研究。

“目前來(lái)看，基于成體細(xì)胞的基因編輯療法才是值得提倡的策略。”吳宇軒說(shuō)，“但前提是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)規(guī)范嚴(yán)格，倫理問題考慮周全，技術(shù)體系也要非常完善和成熟。”

眾所周知，CRISPR/ Cas9基因編輯過(guò)程中存在“脫靶”現(xiàn)象，也就是“剪刀”剪在了錯(cuò)誤的位置上。理論上來(lái)講，技術(shù)的進(jìn)步只能降低脫靶概率，卻不能完全避免脫靶的出現(xiàn)。

但吳宇軒認(rèn)為，只要設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)，前期驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)周全，脫靶并不會(huì)是一個(gè)很大的威脅——目前用于臨床的基因編輯策略都是基于Cas9 RNP （Cas9蛋白與合成的sgRNA在體外孵育形成的復(fù)合體）的， Cas9蛋白會(huì)在編輯完成后很快降解，脫靶的概率隨之大大降低。而即便發(fā)生脫靶現(xiàn)象，在多數(shù)情況下也不會(huì)產(chǎn)生副作用。

“一切醫(yī)學(xué)手段都是獲益和風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)衡?！毖μ煺f(shuō)，“重要的是，當(dāng)一種療法走向臨床試驗(yàn)，被直接用于人體時(shí)，必須有專業(yè)的倫理委員會(huì)去評(píng)估它的潛在風(fēng)險(xiǎn)是否可以接受，是否值得被接受。”

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41591-018-0327-9

https://www.nature.com/articles/s41591-019-0401-y

https://doi.org/10.1126/sciadv.aav3335

來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)