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世界首例!北大教授找到治疗艾滋病和白血病新方法

每日经济新闻 2019-10-28 07:14:02

每经编辑 徐豪    

基因编辑技术能做什么?答案有很多。

北大教授邓宏魁尝试把基因编辑变成可以治疗艾滋病的可能途径。

图片来源:摄图网(图文无关)

近日,北京大学-清华大学生命科学联合中心邓宏魁研究组、解放军总医院第五医学中心陈虎研究组及首都医科大学附属北京佑安医院吴昊研究组合作,在《新英格兰医学杂志》(The New England Journal of Medicine)发表了题为《利用CRISPR基因编辑的成体造血干细胞在患有艾滋病合并急性淋巴细胞白血病患者中的长期重建》(CRISPR-Edited Stem Cells in a Patient with HIV and Acute Lymphocytic Leukemia)的研究论文,标志着世界首例通过基因编辑干细胞治疗艾滋病和白血病患者的案例由我国科学家完成了!

图片来源:《新英格兰医学杂志》截图

对免疫系统“精确制导”的HIV

自二十世纪八十年代以来,艾滋病造成了重大的公共卫生问题和社会问题。这是一种让人谈之色变的病毒型传染病,艾滋病毒通过破坏T细胞,能削弱机体抗感染和癌症的防御功能,患者多死于严重感染和癌症。

艾滋病之所以成为人类健康的“杀手”,是因为HIV病毒会识别并摧毁人体T细胞。而病毒是怎么“认出”T细胞的呢?不是因为它“看得到”,而是由于T细胞表面“特异性受体”的存在。

图片来源:摄图网

1996年,艾滋病研究领域取得了里程碑式进展:HIV病毒入侵T细胞的主要共受体CCR5被发现(邓宏魁教授是主要发现者之一)。艾滋病病毒表面的某种蛋白会与CD4阳性T细胞表面的受体结合,在CCR5的帮助下,实现对免疫系统的破坏。

那么,如果少了CCR5的帮助,是不是就能阻止HIV的肆虐呢?事实正是如此。随后的研究发现,CCR5-Δ32纯合突变的CD4阳性T细胞具有抵御HIV感染的能力。这一基因突变后,免疫细胞表面的CCR5受体就会发生变化,艾滋病病毒表面的某种蛋白与CD4阳性T细胞表面的受体结合就无法照常进行了。

因此,通过基因编辑敲除成体造血干细胞上CCR5基因,再将编辑后的细胞移植到艾滋病患者体内有可能成为“功能性治愈”艾滋病的新策略。

基因编辑:治疗新策略

适合“干细胞移植疗法”的细胞要从哪里来呢?即使CCR5-Δ32突变率较高的高加索人种中,其纯合概率也仅有1%,十分稀有。因此研究人员想到,能不能人工“创造”出这样的“突变”,然后移植给患者呢?

当然可以!这也正是邓宏魁教授课题组采取的方案。在成体造血干细胞上敲除CCR5基因,结合已经在临床上成熟应用的造血干细胞移植技术将编辑后的细胞移植给患者。造血干细胞在患者体内增殖、分化,最终可以形成能够抵御HIV病毒感染的免疫细胞。更重要的是,该策略编辑成体细胞,不会遗传给后代,不存在伦理问题,是理想的治疗策略。

图片来源:摄图网(图文无关)

2017年,邓宏魁课题组建立了利用CRISPR/Cas9进行人造血干细胞基因编辑的技术体系。利用这种比传统的基因编辑组技术更易用、成本更低的技术,他们完成了人成体造血干细胞上CCR5基因的敲除。

2017年,邓宏魁课题组优化此技术体系,致力于该技术的临床应用。

除了艾滋病和白血病,其他血液系统相关疾病,如β地中海贫血等,均有希望利用以CRISPR为代表的基因编辑技术看到临床治疗的曙光!

关于该项研究的未来,邓宏魁教授表示,要通过各种方法优化基因编辑造血干细胞移植方案,以降低脱靶率,实现100%的敲除效率。

基因编辑技术的内核究竟是什么?

近年来,以CRISPR技术为代表的基因编辑技术,占据着“热搜”位置。

据科技日报报道,基因编辑技术,通俗来讲,就是通过基因编辑工具来精准地改变基因组序列。众所周知,DNA是双链结构,基因编辑工具就像一把剪刀,可以准确的在链上的某一个位点去插入、删除、修改目标基因,是一种具有非常广阔应用前景的颠覆性技术,但其在应用发展过程中所产生的潜在风险也引发了不少争议和讨论。

CRISPR:基因编辑的“剪刀”

据新华社此前报道,能够改写遗传密码(基因编辑)是近年来最引人注目的科学进步之一。最常见的方法名为CRISPR/Cas9,它被比作“分子剪刀”,能够找到特定的DNA序列并将其剪成两截。这种操作使科学家能够“关闭”特定的基因,甚至能够通过向细胞提供新的DNA片段来修补切口,从而修正有害的变异。

图片来源:摄图网(图文无关)

CRISPR是原核生物(比如细菌)基因组内的一段重复序列,该类基因组中含有曾经攻击过该细菌的病毒的基因片段。它是怎么成为“剪刀”的呢?这还要从它的作用说起。

病毒在攻击目标细胞时,会把自身DNA整合到宿主细胞中。面对此等“不速之客”,细菌会利用各种方法“清理门户”,CRISPR/Cas9系统就是其中的一种。这是一种存在于细菌当中的后天免疫机制,它能识认出外来DNA并加以记录。以后,如果有相同的病毒再次“来犯”,这种机制就能立刻将其识别,并摧毁其DNA,防止自身沦为“病毒工厂”。

然而,CRISPR/Cas9并不完美。它常常给细胞带来杂乱无章的编辑结果,包括被称为“插入”的多余的DNA片段,或是被称为“缺失”的丢失的遗传密码片段。当科学家对培养皿中的细胞进行操作时,问题还不那么严重,因为受到影响的细胞可以被扔掉。但是,当基因组编辑被用于改写人的肺、心脏和其他组织中存在缺陷的基因时,就需要高得多的精确度。

基因编辑市场将达81亿美元

据科技日报报道,到2025年,全球基因编辑市场将达到81亿美元。

近期,美国加利福尼亚州出台了一项针对CRISPR基因编辑技术的法案,该法案禁止在加利福尼亚州销售基因编辑工具包,除非卖家在显著位置警告消费者不要将工具包用在自己身上。

“个人的使用,无论是研究还是应用,都会由于缺乏专家提醒、规范和监督,容易受制于个人自制力、社会责任心、操作水平和认识上的限制,而难免误入歧途,出现无法预期的后果。”中科院遗传与发育研究所生物学研究中心高级工程师姜韬表示。

图片来源:摄图网(图文无关)

基因编辑技术最初的目的,是对付其他手段难以见效的疾病,比如地中海贫血基因变异导致的地中海贫血。其初心是治病,不是改造人,所以必须遵守科研规则,守住伦理底线。

从学术角度上看,目前基因编辑的干预方向主要有两种。

姜韬介绍:“一种是针对人类目前无法使用正常医疗手段治疗的先天基因缺陷导致的疾病,通过基因编辑手段,更改调整人类基因,达到治疗目的,在这一研究方向上目前不存在明显争议。

另一种就是预防性基因编辑,通过对胚胎进行基因编辑,消除未来患病的可能。这种研究方向目前存在比较大的争议,主要争议在于这种医疗方法的论证不充分,在与药物手段对比、必要性论证以及可遗传性改变合理性论证等方面,还有待于不断补充和完善论证证据。”

(每日经济新闻综合北京大学微信公众号、新华社、科技日报)

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