CRISPR治療鐮刀形細(xì)胞貧血癥臨床前試驗(yàn)成功
中國微生物菌種查詢網(wǎng) 來源：生物探索 / 2016-11-09 07:46:13
異常形狀的紅細(xì)胞（紫紅色）是鐮刀型細(xì)胞貧血癥的特征之一
鐮刀形細(xì)胞貧血癥是一種隱性基因遺傳?。夯疾≌叩难杭t細(xì)胞表現(xiàn)為鐮刀狀，其攜帶氧的功能只有正常紅細(xì)胞的一半。迄今為止還沒有能真正治愈的藥物。目前唯一批準(zhǔn)用于治療鐮狀細(xì)胞疾病的藥物是hydroxyurea（羥基脲），該藥物只能用來緩解癥狀，并不能治愈該疾病。
斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)利用CRISPR基因編輯技術(shù)，在人體干細(xì)胞中修復(fù)了造成鐮狀細(xì)胞貧血病的基因，這是在研發(fā)針對(duì)該疾病的基因治療道路上走出的關(guān)鍵一步。這項(xiàng)最新研究證明了修復(fù)后的細(xì)胞能生成正常功能的血紅蛋白分子，可以在正常紅細(xì)胞中攜帶氧氣，這些干細(xì)胞也可以正常移植回小鼠體內(nèi)。
這項(xiàng)研究表明針對(duì)血源性遺傳疾病，可以進(jìn)行基因治療修復(fù)，這是一種概念證明。
基因治療之路
隨著醫(yī)學(xué)的飛躍發(fā)展，目前治愈鐮刀狀細(xì)胞疾病的新希望已經(jīng)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(xué)醫(yī)學(xué)院等機(jī)構(gòu)研究人員運(yùn)用基因沉默的方式，把患鐮狀細(xì)胞貧血病的成年實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)的BCL11a基因剔除。結(jié)果發(fā)現(xiàn)其鐮狀細(xì)胞貧血病癥狀得到明顯改善（詳細(xì)）。Bluebird公司運(yùn)用基因療法，單個(gè)病人的臨床積極數(shù)據(jù)引起轟動(dòng)。治療時(shí)需要從病人的骨髓中抽取造血干細(xì)胞，并在體外進(jìn)行修改，再將其移植到病人體內(nèi)。也是迄今為止唯一能治愈該疾病的方法（詳細(xì)）。
自從CRISPR技術(shù)產(chǎn)生后，我國廣醫(yī)三院孫筱放教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，也通過CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，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(zèng)者的患者提供了一種新的自體移植治療選擇（詳細(xì)）。人們認(rèn)為真正運(yùn)用于臨床還有很長一段路要走。
然而沒想到這么快，2016年下半年就有臨床前試驗(yàn)證實(shí)：CRISPR可以治療鐮刀形細(xì)胞貧血癥。這項(xiàng)研究不僅為鐮刀型細(xì)胞貧血癥等血液疾病帶來了福音，也為CRISPR在臨床上的應(yīng)用提出了新希望，進(jìn)一步推動(dòng)CRISPR真正走向臨床。
CRISPR帶來新希望
這項(xiàng)研究從患者體內(nèi)采集干細(xì)胞，然后進(jìn)行修復(fù)，研究顯示這些干細(xì)胞能生成正常的血紅細(xì)胞。以往的研究主要都是通過舊的基因編輯技術(shù)，但這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)采用了CRISPR技術(shù)。研究人員之前花了6年時(shí)間，希望能通過當(dāng)時(shí)的技術(shù)來靶向β-球蛋白，而CRISPR實(shí)驗(yàn)只進(jìn)行了一個(gè)星期，效果要好得多。
CRISPR是指規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)，細(xì)菌通過CRISPR與內(nèi)切酶Cas組成的防御系統(tǒng)對(duì)抗外來侵略者。CRISPR-Cas能根據(jù)向?qū)NA的指引切割入侵者的遺傳物質(zhì)。2012年研究者們利用這一特點(diǎn)，將CRISPR系統(tǒng)發(fā)展成了強(qiáng)大的基因組編輯工具。
利用這種技術(shù)，研究人員可以在希望的位置進(jìn)行剪切，比如這項(xiàng)研究就是在鐮狀細(xì)胞突變處。一旦突變DNA序列被刪除，那么就可以利用其它工具粘上一個(gè)正常的序列拷貝。
研究小組首先從患者體內(nèi)取出造血干細(xì)胞，利用CRISPR糾正基因突變，然后濃縮干細(xì)胞，這樣90%的造血干細(xì)胞都會(huì)攜帶糾正過的細(xì)胞基因。最后研究人員將這種濃縮后，糾正過了的造血干細(xì)胞注入到幼鼠體內(nèi)。這些干細(xì)胞能從血液系統(tǒng)正常進(jìn)入骨髓，開枝散葉制造血液細(xì)胞。16周后，研究小組檢查小鼠骨髓，發(fā)現(xiàn)糾正后的干細(xì)胞蓬勃發(fā)育。
無需用這些細(xì)胞完全替換患者體內(nèi)所有的鐮狀細(xì)胞，只要鐮狀細(xì)胞的比例低于30%，那么患者就不會(huì)出現(xiàn)癥狀了。而且糾正過的細(xì)胞相對(duì)于鐮狀細(xì)胞具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楹笳咭话銇碚f平均10天后就會(huì)死亡，而糾正后的細(xì)胞能生活大約120天。
安全問題
雖然基因治療的研究近年來取得了很大的進(jìn)步，但尚未廣泛推廣。CRISPR基因編輯也沒有在人體臨床實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行驗(yàn)證。這就存在一個(gè)問題，它們安全嗎？會(huì)不會(huì)出現(xiàn)未知的免疫反應(yīng)，或者改變非靶標(biāo)DNA序列，也就是說脫靶呢？
對(duì)此通訊作者Porteus認(rèn)為目前我們還沒有一個(gè)測(cè)試能夠運(yùn)行來證明它的安全性，他認(rèn)為一系列不同的實(shí)驗(yàn)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(fā)現(xiàn)糾正的造血干細(xì)胞與正常的健康造血干細(xì)胞的區(qū)別。