基因編輯技術在基因治療中的應用進展

謝芳艷

（山東師范大學附屬中學，山東濟南 250014）

所謂基因治療，指的是通過對細胞基因的“修飾”實現(xiàn)對相關疾病的治療。對于單基因疾病來說，其與堿基突變有著密不可分的關系，在基因治療的過程中，通過恢復基因水平來治療疾病，而對于多基因疾病來說，其治療難度則較大。從本質上來講，基因治療是通過導入正常的基因來替代缺陷基因，就目前來看，逆轉錄病毒介導的基因治療方式已經(jīng)進入到臨床階段，這種方式能夠將所需基因整合到基因組中，以此來替代缺陷基因，但需要注意的是，逆轉錄病毒整合有著隨機性特點，存在較大安全隱患。而基因編輯技術則能夠有效解決這一問題，其修復更為高效和安全，對于促進基因治療的發(fā)展有著重要的作用?；诖?，本文簡要分析了基因編輯技術及其在基因治療中的應用和進展，旨在為相關研究與實踐提供參考。

1 基因編輯技術原理

基因編輯技術即指人類能夠根據(jù)自身意愿來對目標基因進行“編輯”，有目的性地刪除或加入DNA片段。具體來說，基因編輯主要包含以下3種手段。

1.1 基因敲除

如果想要讓某個基因的功能消失，則可以在此基因上產(chǎn)生DNA雙聯(lián)斷裂（DSB），在非同源末端連接修復的過程中，往往會產(chǎn)生DNA的插入或刪除，從而實現(xiàn)移碼的突變，最終實現(xiàn)基因敲除，成功讓某個基因的功能消失[1]。

1.2 特異突變引入

特異突變引入指的是在基因組上引入某個特異突變，一般需要通過同源重組才能夠實現(xiàn)特異突變引入。需要注意的是，在正常情況下，同源重組效率較低，在此位點產(chǎn)生DSB則能夠有效解決這一問題。

1.3 定點轉基因

定點轉基因原理與特異突變引入的原理類似，將某個轉基因加入到同源模板中，DSB修復過程中，此轉基因會被拷貝到基因組中，由此實現(xiàn)定點轉基因。

2 基因編輯技術在基因治療中的應用進展

基因編輯技術屬于新興技術，其在疾病治療領域中的應用時間較短，就目前來看，已經(jīng)取得了一定的應用成果，下面即結合實際情況，簡要分析基因編輯技術在基因治療中的具體應用和進展。

2.1 基因編輯已經(jīng)進入到臨床階段

以往基因編輯技術在醫(yī)療領域中的應用局限于細胞內，或應用于動物臨床研究，而隨著基因編輯技術的不斷成熟，其在基因治療中的應用正式進入到了人體臨床階段[2]。2017年，美國著名生物醫(yī)學治療公司Sangamo對外宣布，其已經(jīng)針對部分單基因遺傳病開展了相關人體臨床試驗，并進行了在人體內部的基因編輯試驗，這是基因編輯技術的一個里程碑，標志著基因編輯在基因治療中的應用進入到了人體臨床階段。

2.2 單基因遺傳病治療的發(fā)展

相較于多基因疾病來說，應用基因治療方式來治療單基因疾病要更為容易一些，基因編輯技術在此領域中的應用也相對更為成熟和廣泛。就目前來看，在此領域中的研究重點和焦點是CRISPR編輯技術的應用[3]。例如，美國感染疾病研究所采用了這種基因編輯技術，通過對造血干細胞的基因編輯和修復，來替代缺陷基因，將編輯之后的造血干細胞進行移植，由此產(chǎn)生功能正常的白細胞，從而實現(xiàn)對相關疾病的治療。此外，德州大學也采用了這種基因編輯方式應用于疾病治療，其以人類心肌細胞模型和動物模型為基礎，實現(xiàn)基因修復，治療效果較為優(yōu)良。

2.3 在眼科疾病治療中的應用

一些眼科疾病也可以應用基因編輯技術治療，其中包括青光眼、遺傳性視網(wǎng)膜病等等，且取得了很好的成效和重要進展。美國國立健康研究所以腺病毒作為載體，利用基因編輯系統(tǒng)，靶向敲除小鼠視網(wǎng)膜細胞中的缺陷基因，對于緩解和治療色素性視網(wǎng)膜炎和視網(wǎng)膜退化等疾病有著重要作用。韓國相關研究機構在此方面也有著重要研究，其采用腺相關病毒攜帶CRISPR/Cas9實現(xiàn)了對小鼠內視網(wǎng)膜細胞中的失明基因的修飾，從而將遺傳性視網(wǎng)膜疾病成功采用這種方式治愈[4]。此外，該機構還將基因編輯系統(tǒng)復合物注射到患有濕性黃斑變性疾病小鼠的眼睛中，實現(xiàn)了對相關缺陷基因的局部修飾，從而有效控制鞏膜與網(wǎng)膜之間新血管的生成，對濕性黃斑變性疾病的治療效果優(yōu)良。此外，還有相關研究中也證明了基因編輯技術能夠有效治療相關眼科疾病，如廣角青光眼的緩解和治療等。

2.4 在艾滋病、腫瘤等疾病中的探索應用

CRISPR/Cas9是基因編輯技術領域的革命性成果，其在基因治療領域的應用十分廣泛，利用這一基因編輯工具，能夠實現(xiàn)對基因中特定位點DNA進行切割，最新研究表明，利用此項技術，能夠讓癌癥突變失活，實現(xiàn)對癌癥的緩解和治療。

近年來，艾滋病的發(fā)病率雖然得到了一定控制，但沒有根治的方法。當艾滋病毒復制潛入到人體細胞時，會導致細胞變得混亂，病毒大量復制，最終蔓延到全身?，F(xiàn)有的艾滋病防治藥物中，主要原理是阻止病毒整合進入到人體細胞DNA中，還有一些抑制艾滋病毒活性，避免產(chǎn)生更多的病毒，但這些藥物治療方法并不能真正刪除掉隱藏于人類細胞中的病毒DNA，這些病毒可以持續(xù)休眠很長時間，之后再次被激活，從而威脅人類身體健康[5]。而利用CRASPR這一基因編輯技術，則能夠有效預防和治愈艾滋病。這種技術能夠精準編輯基因組中的序列，這對于艾滋病治療方法的創(chuàng)新和研發(fā)有著積極的意義。有科學家利用這一技術來編輯人體免疫T細胞中的基因，在某些基因被編輯之后，能夠甄別細胞的突變，從而保護T細胞避免受到病毒的入侵、感染和傳染，從而徹底清除艾滋病毒，實現(xiàn)對艾滋病的預防和治療。

3 基因編輯技術應用的挑戰(zhàn)

基因編輯技術在基因治療領域中的應用帶來很大的益處，其發(fā)展前景十分廣闊，但在應用的過程中也存在一定的挑戰(zhàn)。

第一，基因編輯技術本身存在一定的局限性，無論何種基因編輯技術都存在一定的脫靶效應，此外，在操作上也存在不便之處，使得基因導入系統(tǒng)存在限制，基因導入困難的問題一直沒有得到良好的解決。尤其是脫靶效應，可能導致細胞的部分功能喪失，甚至存在過敏問題和毒性問題，在應用的過程中，很容易給人的身體造成傷害，因此在未來發(fā)展的過程中，如何克服脫靶效應將是其在基因治療領域進一步應用的關鍵所在。

第二，是社會監(jiān)管和輿論問題?？傮w而言，基因編輯技術尚處于起步發(fā)展階段，其存在較大的不確定性，相關監(jiān)管技術也不夠成熟，社會對基因編輯技術的認識不全面，這一定程度阻礙了基因編輯技術的應用。從監(jiān)管方面來看，相關檢測方法并不明確，檢測標準也存在一定漏洞?；蚓庉嫾夹g存在基因刪除、突變和插入等多種類型，不同類型應當有針對性地采用不同的檢測方法，并保證檢測的準確性和效率性。而對于不同疾病的治療，也需要采取不同的檢測標準，這都是未來需要逐步解決的問題。而對于輿論導向，相關媒體對基因編輯技術的宣傳過于片面，甚至有許多妖魔化的報道，對基因編輯技術在基因治療領域的應用認識不正確。對此，政府部門應當加強教育和輿論引導，合理宣傳，以客觀的態(tài)度了解基因編輯技術。

4 結語

隨著人類科學和生物技術的不斷進步，基因編輯技術也逐步走向成熟，其在基因治療領域的應用也越來越廣泛。而在發(fā)展和應用的過程中，也應當逐步解決脫靶效應、操作便利性、提高成功率等一系列問題，并以引導輿論，正視基因編輯技術，加強監(jiān)管，制定嚴格的檢測方法和標準，只有這樣才能夠進一步促進基因編輯技術的發(fā)展，促進其在人類生產(chǎn)、基因治療等方面的應用，提升其應用價值。