基因剪刀，拯救視力

文/首都醫(yī)科大學附屬北京同仁醫(yī)院、北京市眼科研究所副研究員 劉宏偉

十年磨一劍，霜刃未曾試。今日把示君，誰有不平事？

2020 年的諾貝爾化學獎授予了法國女科學家?，敿~埃爾?沙爾龐捷和美國女科學家珍妮弗?杜德納,以表彰她們在基因編輯方面的重要貢獻。我們知道，文字編輯可對文章中有問題的文字進行刪除、添加或修改，最終可得到一篇好文章；基因編輯可對身體中有缺陷的基因進行刪除、添加或修改，最終可得到一個好身體?；蚓庉嬚嫦褚话唁h利的剪刀啊！

基因異?？蓪?dǎo)致疾病的發(fā)生，特別是遺傳性疾病的發(fā)生，而眼科中很多疾病都與基因異常有關(guān)，如原發(fā)性視網(wǎng)膜色素變性、萊伯氏先天性黑蒙等。

如果基因功能喪失，可補充新的基因，可用傳統(tǒng)的基因治療方法，用病毒載體將外源基因?qū)爰毎?，替代功能滅失的基因，?dǎo)入的基因可正常表達蛋白；如果基因表達了異常蛋白，可用RNA 干擾的方法治療，抑制基因的表達。自從有了基因編輯方法，基因異常導(dǎo)致的遺傳病更容易治療了。

獲獎的基因編輯技術(shù)已經(jīng)是第三代了，相比于第一代的鋅指核酸酶(ZFN)方法和第二代的轉(zhuǎn)錄激活子樣效應(yīng)因子核酸酶(TALEN)方法，效率更高，作用更強。第三代基因編輯技術(shù)稱為規(guī)律性間隔短回文序列重復(fù)簇，簡稱CRISPR。

CRISPR 原是存在于細菌中的基因組，含有攻擊過該細菌的病毒的基因片段，細菌通過這些基因片段抵抗相同病毒的攻擊，并將病毒摧毀。這是細菌在使用基因剪刀，即CRISPR 剪刀。不過，CRISPR 剪刀要起作用，需CRISPR 相關(guān)基因（簡稱Cas）和引導(dǎo)RNA 的參與。

CRISPR 剪刀是在引導(dǎo)RNA 的指引下進行基因定位，Cas 基因合成的核酸酶切割目標DNA。CRISPR 剪刀切割后，工作并沒有結(jié)束，需要對切割的DNA 進行修復(fù)，才能形成完整的DNA。修復(fù)方法有非同源末端連接、同源重組修復(fù)。

CRISPR 剪刀不能自己進入細胞而起作用，需要通過病毒進行運載，多使用腺相關(guān)病毒，還可使用慢病毒。

科學家正致力于用CRISPR 剪刀治療人類的遺傳病，眼睛遺傳病的治療開展較早。遺傳性眼病的種類很多，同一種眼遺傳病，可由不同的基因變異導(dǎo)致，如原發(fā)性視網(wǎng)膜色素變性就有100 多種基因變異的類型。

有一種X 染色體連鎖遺傳的原發(fā)性視網(wǎng)膜色素變性，是三磷酸鳥苷酶調(diào)節(jié)因子的基因（RPGR 基因）出現(xiàn)了問題。科學家們將色素性視網(wǎng)膜炎患者的皮膚成纖維細胞誘導(dǎo)成為多功能干細胞，隨后用CRISPR 剪刀對RPGR 基因進行有效編輯?；蚓庉嫷母杉毎迫牖颊哐劬χ?，糾正了視網(wǎng)膜色素變性患者的基因突變。

萊伯氏先天性黑蒙是導(dǎo)致兒童失明的最常見原因，患兒在不到1 歲時，就會因雙眼視錐細胞功能完全喪失，導(dǎo)致失明。萊伯氏先天性黑蒙10 型是由一種中心體蛋白（CEP290）基因突變造成的，30%的萊伯氏先天性黑蒙患者由它引起?？茖W家將CRISPR 剪刀通過視網(wǎng)膜下注射，直接注射到患者的感光細胞附近，將基因編輯系統(tǒng)遞送到感光細胞中，對感光細胞中的CEP290 基因進行修正，可以使患兒的視力得到改善。

CRISPR 剪刀除了治療遺傳性眼病外，對其他致盲性眼病也有治療作用。增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變、濕性老年黃斑變性、早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變可引起眼底新生血管生成，嚴重的可導(dǎo)致失明。血管內(nèi)皮細胞生長因子受體2（VEGFR2）在新生血管生成中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。用CRISPR 剪刀破壞VEGFR2 基因，可以阻止眼底新生血管的生成，有效地治療這些致盲性眼病。

皰疹病毒性角膜炎容易反復(fù)發(fā)作，是因為病毒潛伏在神經(jīng)節(jié)中，如果治療不當，可導(dǎo)致失明。CRISPR 剪刀可靶向作用于潛伏的皰疹病毒，在病毒DNA 的特定位點上進行切割，使它們的DNA 發(fā)生突變，從而破壞這些病毒，阻止皰疹病毒角膜炎的復(fù)發(fā)。

“不知細葉誰裁出，二月春風似剪刀?！盋RISPR 剪刀已在眼科中得到廣泛應(yīng)用，但真正做到對所有眼病進行有效的治療，還有漫長的道路要走。CRISPR 剪刀雖然還有許多問題需要解決，但隨著對CRISPR 剪刀技術(shù)的不斷改進，相信不久的將來，大多數(shù)致盲性眼病都能徹底治愈。