北京白癜风哪家最好 http://m.39.net/disease/yldt/bjzkbdfyy/摘要:年诺贝尔化学奖终于尘埃落定,被授予加州大学伯克利分校的JenniferA.Doudna教授和德国马普感染生物学研究所的法国科学家EmmanuelleCharpentier教授,以表彰她们在CRISPR-Cas9基因修饰方法做出的巨大贡献。CRISPR技术为生命科学带来了革命性影响,为多种无药可医的基因疾病带来了潜在的治疗可能,特别是在罕见病治疗领域,可能因此而迎来前所未有的突破。
JenniferA.Doudna教授和EmmanuelleCharpentier教授
基因编辑概述
基因治疗为传统治疗方法无计可施的疾病带来了新的治疗选择。从年开始,欧洲药品管理局(EMA)和美国食品药品监督管理局(FDA)已经陆续批准了一些基因治疗产品,除了治疗B细胞白血病的CAR-T外,还有4个用于治疗严重单基因紊乱引起的罕见病,包括β-地中海贫血,一种罕见的RPE65基因突变导致的视力缺失,脊髓性肌萎缩和一种罕见的原发性免疫缺陷病[1]。超过种细胞和基因治疗项目正在临床试验阶段。
基因编辑是精准改变细胞DNA单碱基对的一种方法,它是基因治疗的特殊形式[2]。年,特异的DNA双链断裂处可以诱导修复这一发现奠定了基因编辑的基础。CRISPR-Cas9系统来自于细菌适应性免疫系统。基因组编辑使用了细菌系统的两个成分,即Cas9核酸酶和向导RNA(gRNA),gRNA与DNA靶位点结合后,Cas9核酸酶受诱导发生构象变化,之后将DNA切割成一个个小片段[3]。gRNA序列设计简单,易于与特定DNA靶位点杂交,从而通过DNA碱基配对将Cas9-gRNA引导至其靶位点。经过核酸酶切割的DNA必须通过某种机制被细胞修复。基因编辑涉及到的修复机制为非同源末端连接(NHEJ)和同源介导的双链DNA修复(HDR)[2]。基因编辑已经开始进入临床,其应用包括纠正引起单基因疾病的基因变异,增强嵌合抗原受体(CAR)-T细胞治疗和细胞为基础的再生药物。
基因编辑在罕见病领域的临床应用
单基因疾病是指由一对等位基因突变导致的遗传病。由于基因编辑能够进行高效基因修正,因此理论上对于造血系统疾病和单基因遗传病具有独特优势,镰状细胞病、X连锁重症联合免疫缺陷和X连锁慢性肉芽肿病等缺乏有效传统治疗的单基因罕见病就成为了基因编辑最早进行研究的领域之一。
1.离体基因编辑:所有的基因组编辑方法中发展最成熟的是离体基因组编辑,也即在体外对细胞进行基因工程改造,然后再回输到患者体内。一系列基因编辑的临床试验已经在进行中,包括治疗人免疫缺陷病*(HIV),使用CAR-T治疗白血病和癌症等。罕见病方面,敲除BCL11A红系特异性增强子来上调自体红系造血干细胞的γ球蛋白,可能是治疗镰状细胞病和β-地中海贫血的潜在疗法。以HDR为基础的基因组编辑策略则可以直接纠正镰状细胞病患者的造血干细胞变异[2]。目前基因编辑治疗镰状细胞病和β-地中海贫血的临床研究正在进行中。临床前研究提示离体、自体和基于细胞的基因组编辑对慢性肉芽肿病、X连锁重症联合免疫缺陷、X连锁高IgM综合征等可能也具有良好疗效[1]。
2.原位编辑:尽管体外细胞编辑发展较成熟,但是其对某些疾病无法产生临床获益,如尚无将经过基因编辑的细胞移植到肝脏或脑的可靠方法。此种情况下,原位编辑,也即将细胞在自然生理位置上进行基因编辑可能是一个有效的方法。原位编辑在临床前模型中已经看到了一些胜利的曙光。例如,在白蛋白基因的非编码区插入包含治疗蛋白的基因表达盒,在肝脏细胞PCSK9基因产生插入缺失细胞来降低胆固醇水平可能有助于治疗家族性高胆固醇血症;基因编辑移除导致严重杜氏肌营养不良的DMD基因外显子,使之转变为轻型的贝克氏肌营养不良等[2]。而B型血友病,I型和II型粘多糖贮积症等研究更进一步,已经进入了人体临床试验阶段。
基因编辑的安全性
核酸酶介导的基因组编辑会导致双链断裂,这种基因组不稳定性可能导致致癌性突变。基因组编辑的准确率或脱靶率还缺乏可靠的检测方法。此外,每个人的基因组在基线时就存在数百万个微小差异,这就使核酸酶产生的细微变化的累积后果更加复杂[2],而目前的最佳方法就是在临床试验中严密评估基因编辑的安全性。另外,对于健康人群以及胚胎基因编辑的伦理问题也要格外引起警惕。
基因编辑是一种变革性的治疗手段,为处于困境中无药可医的罕见病治疗乃至治愈带来了巨大的希望。但是作为一种新兴的技术,还要谨慎考虑伦理、技术和*策问题,在应用中