CRISPR治療競賽中的三個(gè)領(lǐng)跑者

編譯 毛毛熊

CRISPR技術(shù)是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的超級童星。

CRISPR基因編輯技術(shù)，不要小看它僅僅只有6歲的年紀(jì)，基因編輯領(lǐng)域的超級神童目前正在成為多個(gè)臨床試驗(yàn)的“主角”，它的終極目標(biāo)是把這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)推向現(xiàn)實(shí)世界

無法想象這一切多么異常：CRISPR技術(shù)之前的技術(shù)——鋅指核酸酶和類轉(zhuǎn)錄活化因子核酸酶遭受到了“從實(shí)驗(yàn)室到臨床轉(zhuǎn)化”的困擾，因?yàn)樵讷@得美國食品藥品管理局（FDA）批文進(jìn)行臨床試驗(yàn)前，它們耗了差不多十幾年的時(shí)間來收集前期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。到了2017年，才有一位肝臟有基因缺陷的44歲男子接受了通過鋅指核酸酶進(jìn)行的基因治療。這種類型的基因治療方法即科學(xué)家講的“體內(nèi)治療”，與現(xiàn)在最常見的基因治療明顯不同。

到目前為止，唯一一種商業(yè)化的基因治療方法是嵌合抗原受體T細(xì)胞療法（CAR-T）。其治療血癌的過程如下：首先，提取患者自體的免疫細(xì)胞，在實(shí)驗(yàn)室中對其進(jìn)行基因編輯，以提高它們癌細(xì)胞殺傷能力，之后將這些細(xì)胞注入患者體內(nèi)。

體內(nèi)基因治療方法更直接：在治療過程中并不提取患者細(xì)胞，而是將基因編輯系統(tǒng)直接注射進(jìn)入體內(nèi)，以期對單個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行一次精準(zhǔn)的分子手術(shù)。

CRISPR基因編輯技術(shù)正在使這種期望成為現(xiàn)實(shí)。通過科學(xué)家們的不斷努力，在癌癥治療以外領(lǐng)域，CRISPR在早衰、肥胖癥和發(fā)育性腦部疾病治療方面也展現(xiàn)出驚人的療效。

杜興氏肌肉營養(yǎng)不良癥

這種遺傳性疾病大多常見于3歲男孩，患者（每3 500名男性有一名該病患者，全球共300 000名病人）一般很少能夠活過30歲，多數(shù)死于心力衰竭。該病的患者普遍缺乏一種編碼抗肌萎縮蛋白的基因。抗肌萎縮蛋白是一種對肌肉結(jié)構(gòu)和功能至關(guān)重要的減震蛋白。這種疾病通常是由于一系列突變所引起的，但這些突變通常聚集在基因的特定部分。

杜興氏肌肉營養(yǎng)不良癥通常不會(huì)成為CRISPR基因治療技術(shù)的治療目標(biāo)，因?yàn)橐疬@種疾病的基因在人體內(nèi)數(shù)量巨大，因此發(fā)病時(shí)發(fā)生突變的基因數(shù)量也很大。鑒于人體擁有的肌肉數(shù)量，目前還不清楚如何通過單一位點(diǎn)的基因編輯實(shí)現(xiàn)全身的治療。 盡管如此，多位科學(xué)家還是針對該項(xiàng)研究，進(jìn)行了大量臨床前試驗(yàn)。

截至2013年，有多個(gè)實(shí)驗(yàn)室宣布，通過患者的細(xì)胞，已經(jīng)成功分離出致病基因。在實(shí)驗(yàn)小鼠體內(nèi)，一個(gè)團(tuán)隊(duì)將CRISPR基因編輯系統(tǒng)注射到攜帶致病突變的小鼠受精卵中，并將編輯后的受精卵移植到代孕母鼠體內(nèi)。結(jié)果顯示，一個(gè)月齡的小鼠其肌肉功能明顯好于未經(jīng)治療的同齡小鼠。同樣對出生后的小鼠進(jìn)行類似治療，也顯示出相同療效。

2018年，另外一個(gè)團(tuán)隊(duì)將CRISPR基因編輯系統(tǒng)包裝到一種病毒內(nèi)，并將數(shù)以百萬計(jì)的病毒拷貝注射到1月齡的狗體內(nèi)（這些狗在接受治療前通過基因改造，成為抗肌萎縮蛋白匱乏癥的動(dòng)物模型）。這些動(dòng)物當(dāng)中有兩只狗接受腿部穿刺給藥，另外兩只狗通過血液灌注給藥。8周后，CRISPR技術(shù)大大提升了這些動(dòng)物體內(nèi)抗肌萎縮蛋白水平，其中腿部抗肌萎縮蛋白水平提升了50%，心臟中的水平則提升超過了90%。（科學(xué)家們認(rèn)為，經(jīng)過治療后抗肌萎縮蛋白增加15%即使患者顯著獲益，甚至可以被認(rèn)為是治愈。）

這個(gè)實(shí)驗(yàn)首次證實(shí)，在大型哺乳動(dòng)物體內(nèi)，CRISPR基因編輯治療杜興氏肌肉營養(yǎng)不良癥，無明顯的副作用。一群無憂無慮、蹦蹦跳跳的基因編輯后的小狗們大大激勵(lì)了科學(xué)家們進(jìn)一步探索治療該疾病的勇氣。

2019年2月，一個(gè)研究小組報(bào)告指出，在患有杜興氏肌肉營養(yǎng)不良癥小鼠的體內(nèi)單次注射CRISPR基因編輯系統(tǒng)，在長達(dá)一年的時(shí)間內(nèi)大大提高小鼠肌肉的功能。另外一個(gè)令人鼓舞的消息是，雖然研究小組在小鼠體內(nèi)看到了CRISPR基因編輯系統(tǒng)遭受免疫的現(xiàn)象（這些免疫功效也可能存在于人體內(nèi)），但是免疫應(yīng)答并沒影響基因編輯的效率，也沒有引發(fā)一系列危險(xiǎn)的免疫反應(yīng)。近期的一項(xiàng)研究工作進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，調(diào)整CRISPR基因編輯組合中的兩種主要組分的比例，可以進(jìn)一步提高對該疾病治療的效果。

與之前需要持續(xù)向患者體內(nèi)灌注基因編輯產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)方法相比，CRISPR基因編輯技術(shù)可謂是一種一次性解決方案。

對于臨床前實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來說，這些結(jié)果鼓舞人心。總部位于馬薩諸塞州的初創(chuàng)公司Exonics Therapeutics正在努力促進(jìn)這些結(jié)果向臨床試驗(yàn)的轉(zhuǎn)化。該公司可能是目前將CRISPR基因編輯技術(shù)應(yīng)用于臨床治療發(fā)展最快的公司之一。

遺傳性幼兒失明癥

CRISPR基因編輯技術(shù)有望緩解萊伯氏先天性黑朦10型視力喪失癥患者的病痛，這種疾病也被稱為LCA10, 它是兒童遺傳性失明中最為常見的類型。

2018年12月，一家名為Editas Medicine的公司聯(lián)合其合作伙伴Allergan拿到了FDA的批文，開展了一項(xiàng)命名為EDIT-101基因治療的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn)。

令人欣慰的是，眼睛作為治療靶點(diǎn)似乎比肌肉產(chǎn)生的應(yīng)答更為強(qiáng)烈。EDIT-101旨在糾正CEP290基因中單個(gè)堿基突變（這個(gè)突變會(huì)導(dǎo)致視網(wǎng)膜光敏感細(xì)胞中某種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變）。值得注意的是，科學(xué)家們并未徹底搞清楚該突變所引起的功能性變化，他們目前只是知道糾正錯(cuò)誤的基因能夠恢復(fù)患者的視力。

2019年1月，在《自然·醫(yī)學(xué)》雜志發(fā)表的一篇研究文章中，Editas公司的團(tuán)隊(duì)公布了這項(xiàng)研究的初步成果。雖然只是初步結(jié)果，但這個(gè)結(jié)果對于生物技術(shù)公司來說可謂相當(dāng)振奮。無論在人體細(xì)胞還是視網(wǎng)膜組織中進(jìn)行的前期實(shí)驗(yàn)，CRISPR基因編輯之EDIT-101技術(shù)進(jìn)展順利。在攜帶突變的基因工程小鼠中，EDIT-101療法通過視網(wǎng)膜下注射給藥，突變的基因很快得到了改變。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)接下來宣布了一個(gè)更加令人振奮的消息：專門為靈長類動(dòng)物開發(fā)的、攜帶這種工具的病毒已經(jīng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段，其效果已經(jīng)“達(dá)到了治療閾值”。

這些研究成果大大激勵(lì)了Editas公司，該公司正大力推進(jìn)下一步工作。首先，宣布在體內(nèi)首次釋放CRISPR治療藥物。其次，于2019年下半年，計(jì)劃招募10～20名患有LCA10的患者參與Ⅰ/Ⅱ期開放標(biāo)簽研究。也就是說，該團(tuán)隊(duì)在評估治療安全性（視網(wǎng)膜撕裂是這種治療方法帶來的一種潛在副作用）的前提下，開始評估其療效。

鏈狀紅細(xì)胞貧血癥

鏈狀紅細(xì)胞貧血癥也是由單個(gè)堿基突變所引起的，其結(jié)果是毀滅性的：紅細(xì)胞變形成為“鐮刀”狀，導(dǎo)致血管阻塞，患者終生伴有難以忍受的疼痛。這通常是一種使人逐漸衰弱的疾病，目前全世界大約有25萬名兒童患有這種疾病?？茖W(xué)家們對這種疾病的研究已經(jīng)超過60年，直到CRISPR基因編輯技術(shù)的出現(xiàn)，意味著他們現(xiàn)在可以對這種疾病采取一些行動(dòng)。

2016年對小鼠的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，CRISPR技術(shù)剪切了25%的缺陷基因并配上正確的序列后，足以緩解患者的癥狀，雖然改善的幅度相對較小。

這里采用并非體內(nèi)治療，相反，此次采取的方法與CAR-T治療方法類似，細(xì)胞在體外進(jìn)行編輯，被編輯的細(xì)胞位于骨髓前體細(xì)胞中的干細(xì)胞，這些干細(xì)胞最終會(huì)轉(zhuǎn)化成血細(xì)胞。

最近獲得FDA批準(zhǔn)的另外一種治療方法并未直接嘗試改變鐮刀狀紅細(xì)胞。該項(xiàng)研究由Vertex Pharmaceuticals和CRISPR Therapeutics主導(dǎo)，正在招募約12名患有嚴(yán)重鐮狀紅細(xì)胞貧血癥的患者。

研究人員嘗試使用CRISPR技術(shù)為患者的血液干細(xì)胞提供一種名為HbF的蛋白質(zhì)，而這種蛋白質(zhì)形成之后天然攜帶氧氣的能力超群，而這恰恰是鐮狀紅細(xì)胞所不具備的。該臨床試驗(yàn)不是替換引起鏈狀細(xì)胞貧血癥的基因，而是希望通過給機(jī)體提供另外一種氧氣的載體來緩解癥狀。該藥物已經(jīng)獲得FDA快速通道地位的資格，可向患者提供一次，用于初步評估療法的安全性和有效性。

在這三種針對非癌癥的CRISPR治療方案中，第一個(gè)能夠進(jìn)入市場的療法將會(huì)成為基因治療和整個(gè)醫(yī)學(xué)歷史上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。有效地編輯堿基對中的密碼子將會(huì)使人類更加健康，它也將節(jié)省數(shù)百萬美元，同時(shí)為商家贏得數(shù)百萬美元。