CRISPR治療競賽中的三個領(lǐng)跑者

編譯 毛毛熊

CRISPR技術(shù)是生物醫(yī)學領(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，基因編輯領(lǐng)域的超級神童目前正在成為多個臨床試驗的“主角”，它的終極目標是把這項實驗技術(shù)推向現(xiàn)實世界

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“從實驗室到臨床轉(zhuǎn)化”的困擾，因為在獲得美國食品藥品管理局（FDA）批文進行臨床試驗前，它們耗了差不多十幾年的時間來收集前期實驗數(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行的基因治療。這種類型的基因治療方法即科學家講的“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胞，在實驗室中對其進行基因編輯，以提高它們癌細胞殺傷能力，之后將這些細胞注入患者體內(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胞，而是將基因編輯系統(tǒng)直接注射進入體內(nèi)，以期對單個位點進行一次精準的分子手術(shù)。

CRISPR基因編輯技術(shù)正在使這種期望成為現(xiàn)實。通過科學家們的不斷努力，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)不良癥通常不會成為CRISPR基因治療技術(shù)的治療目標，因為引起這種疾病的基因在人體內(nèi)數(shù)量巨大，因此發(fā)病時發(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的基因編輯實現(xiàn)全身的治療。 盡管如此，多位科學家還是針對該項研究，進行了大量臨床前試驗。

截至2013年，有多個實驗室宣布，通過患者的細胞，已經(jīng)成功分離出致病基因。在實驗小鼠體內(nèi)，一個團隊將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行類似治療，也顯示出相同療效。

2018年，另外一個團隊將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物模型）。這些動物當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%。（科學家們認為，經(jīng)過治療后抗肌萎縮蛋白增加15%即使患者顯著獲益，甚至可以被認為是治愈。）

這個實驗首次證實，在大型哺乳動物體內(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了科學家們進一步探索治療該疾病的勇氣。

2019年2月，一個研究小組報告指出，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)，在長達一年的時間內(nèi)大大提高小鼠肌肉的功能。另外一個令人鼓舞的消息是，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)），但是免疫應答并沒影響基因編輯的效率，也沒有引發(fā)一系列危險的免疫反應。近期的一項研究工作進一步發(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)物的實驗方法相比，CRISPR基因編輯技術(shù)可謂是一種一次性解決方案。

對于臨床前實驗數(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正在努力促進這些結(jié)果向臨床試驗的轉(zhuǎn)化。該公司可能是目前將CRISPR基因編輯技術(shù)應用于臨床治療發(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，開展了一項命名為EDIT-101基因治療的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗。

令人欣慰的是，眼睛作為治療靶點似乎比肌肉產(chǎn)生的應答更為強烈。EDIT-101旨在糾正CEP290基因中單個堿基突變（這個突變會導致視網(wǎng)膜光敏感細胞中某種蛋白質(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誤的基因能夠恢復患者的視力。

2019年1月，在《自然·醫(yī)學》雜志發(fā)表的一篇研究文章中，Editas公司的團隊公布了這項研究的初步成果。雖然只是初步結(jié)果，但這個結(jié)果對于生物技術(shù)公司來說可謂相當振奮。無論在人體細胞還是視網(wǎng)膜組織中進行的前期實驗，CRISPR基因編輯之EDIT-101技術(shù)進展順利。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。

這個團隊接下來宣布了一個更加令人振奮的消息：專門為靈長類動物開發(fā)的、攜帶這種工具的病毒已經(jīng)進入實驗階段，其效果已經(jīng)“達到了治療閾值”。

這些研究成果大大激勵了Editas公司，該公司正大力推進下一步工作。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，計劃招募10～20名患有LCA10的患者參與Ⅰ/Ⅱ期開放標簽研究。也就是說，該團隊在評估治療安全性（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。

鏈狀紅細胞貧血癥

鏈狀紅細胞貧血癥也是由單個堿基突變所引起的，其結(jié)果是毀滅性的：紅細胞變形成為“鐮刀”狀，導致血管阻塞，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。科學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。

2016年對小鼠的一項研究發(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，細胞在體外進行編輯，被編輯的細胞位于骨髓前體細胞中的干細胞，這些干細胞最終會轉(zhuǎn)化成血細胞。

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

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胞所不具備的。該臨床試驗不是替換引起鏈狀細胞貧血癥的基因，而是希望通過給機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，第一個能夠進入市場的療法將會成為基因治療和整個醫(yī)學歷史上的轉(zhuǎn)折點。有效地編輯堿基對中的密碼子將會使人類更加健康，它也將節(jié)省數(shù)百萬美元，同時為商家贏得數(shù)百萬美元。