|
——GEMPLE捷易所做，遗传病之需 上周刚刚与大家分享了基因治疗在遗传病中近期的突破，万万没想到“基因编辑小孩”已经在中国科学家“疯狂”的行径下，毫无准备地降生到这个世界。一项充满应用前景的技术，如果被不恰当甚至错误的使用，这绝不是“弯道超车”，“治疗的突破”，而是对个体、社会和科学极其不负责任、极其令人感到痛心的举动。Robin Lovell-Badge，著名的干细胞生物学和生物遗传学家，在11月28号的第二届人类基因组编辑国际峰会会后评价说：“我觉得也不是业界的突破，而是一小步倒退。” 然而我们仍然要看到，剥去这种功利性、毫无责任心的错误的使用背后，对于CRISPR/Cas9这一项基因编辑技术而言，的确是科学家们日后面对遗传病基因治疗难题的最好工具和武器。上周提到在各个遗传病中的研究进展，为遗传病患者带来很多令人欢欣鼓舞的希望。那么让我们通过四个疾病案例一同看下，利用这一工具，科学家们能通过哪些策略进行疾病治疗的研究呢？ 基因组编辑治疗遗传病的多种策略 01 脊髓性肌肉萎缩症（Spinalmuscular atrophy, SMA）是一种常见的常染色体隐性神经肌肉病，患者脊髓内的运动神经元受到侵害，会逐渐丧失包含呼吸、吞咽的各种运动功能（不能动、不能进食、直至不能呼吸），是导致婴幼儿死亡的头号遗传疾病之一，位列儿童致死性常染色体遗传病第2位。据估算目前中国约有3000万名携带者，3万至5万名SMA患者。目前在美国上市的唯一治疗药物Spinraza (Nusinersen)，可利用反义寡聚核苷酸疗法提高SMN（动神经元生存基因）蛋白的功能进行治疗，但需要定期注射。该药物尚未进入中国，治疗费用也非常昂贵，普通患者家庭根本无力承担。 在今年5月份刚刚发表的文献中，中南大学梁德生团队，通过SMA病人来源的体细胞诱导成包含了病人特异的突变位点的iPSC（诱导多能干细胞），利用高特异性的CRISPR/Cpf1基因编辑技术，将SMN2基因进行定点编辑，使其可编码正常的SMN蛋白。在实验中，编辑后的iPSCs分化成的运动神经元，恢复了SMN的表达和正常分布，并且运动神经元形成神经肌肉接头的能力也得到改善。 02 对于线粒体病来说，其中一部分是由于线粒体基因组上的变异导致的。和一般的遗传病不同，线粒体病具有异质性的特点，变异和正常的线粒体环往往是同时存在的。因此对于这种特殊的疾病，科学家们假设，如果能够特异性的去除携带突变的线粒体基因组，正常线粒体环的比例增加，纳闷细胞的功能损伤应该就能减轻。 那么基于这种思路，科学家们就想到了，可以利用基因编辑工具，切断突变的mtDNA，让线粒体就自动清除它们。同时为了保持线粒体内DNA数量的稳定，新的mtDNA又会合成，正常的mtDNA就有机会变得更多了。2018年9月，来自剑桥大学Michal Minczuk和Payam Gammage团队和迈阿密大学米勒医学院的Carlos Moraes和Sandra Bacman团队，同时在《Nature Medcine》杂志上发表研究，表明了利用基因编辑技术靶向切断突变mtDNA，直接在小鼠体内验证了这一基因治疗思路的可行性。动物模型的成功让他们看到了希望，均表示考虑开启人体临床试验。 通过切断突变mtDNA，获得正常的线粒体 03 B型血友病（HB）是科学家们进行基因治疗的一个热点疾病了，传统的基因治疗中一般通过外源表达F9因子进行疾病的改善。但是外源F9的表达无法长时间较高水平的维持，并且所有接受AAV基因治疗的患者在治疗后都会产生对病毒衣壳特异的免疫反应，这一现象限制了同类型AAV基因治疗的重复进行。那么是否能够将缺失的基因，直接插入患者的基因组内，让F9因子持续表达呢？目前Sangamo therapeutics公司已经根据这一思路，利用基因编辑工具，将FIX基因定点插入肝脏细胞白蛋白启动子区，进行临床试验。我们也一起期待着有非常好的效果的出现。 将缺失的基因插入基因组中合适的位置 04 假肥大型肌营养不良（DMD）是由抗肌萎缩蛋白基因(dystrophin,DMD)的致病性变异所引起的，在活产男婴中的发生率为1/3 600～1/6 000。患儿常在3～5岁发病，典型的临床症状表现为缓慢进展的肌无力伴腓肠肌假性肥大，12岁左右丧失独立行走能力，20岁左右死于呼吸衰竭或心力衰竭。其致病基因DMD是目前已知的人类最大的基因，由79个外显子组成。由于外显子上的突变所导致整个基因失去了功能，进而导致了疾病的表型。那么还有一种疾病贝克肌营养不良(BMD)，是由于DMD基因的整码突变，仍可以表达具有部分功能的截短的抗肌萎缩蛋白，临床症状轻，生存期长。科学家们由此想到，是否能够通过外显子跳跃方法，截去突变区域的外显子，使得DMD患者仍然能够产生有部分功能的DMD蛋白，让“重病变轻病”。 2016年，发表于科学杂志上的研究表明，利用CRISPR-Cas9 技术在DMD病人来源的iPS细胞上，切割出跨外显子45-55的725kb的缺失末端连接修复后，DMD读码框恢复，可编码具有部分功能的抗肌萎缩蛋白。这种突变的修复预计可覆盖~60%的DMD病人的变异情况。2018年日本进行的基于DMD 外显子45 跳跃的基因治疗phaseI/II期临床试验，目前初步结果已经显示该方法的安全性，其治疗效果还在等待进一步的数据公布。 近期越来越多的遗传病的基因编辑临床试验正在进行中，并且获得批准的治疗方式也让我们感到兴奋，科学和技术的探索永无止境，大胆创新、勇闯科学无人区，会为人类带来很多新的希望。但这并不意味着我们可以纵容科学违反道德、无视伦理法规的现象。在很多关于安全性、有效性问题得以解决之前，基因编辑技术广泛地应用于临床，还有一段艰难的路要走。我们希望能在伦理规范和科学管理完善和加强的基础上，科学家们能够敬畏生命、严格遵守规则，让基因编辑技术真正给人类健康和疾病治疗带来春天！ 稿件来源:技术中心 junorose |
|
|
