最近，來(lái)自哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（CUMC）和愛(ài)荷華大學(xué)的科學(xué)家們，使用新的基因編輯技術(shù)CRISPR，修復(fù)了一個(gè)引發(fā)視網(wǎng)膜色素變性（RP）的基因突變，RP這種遺傳性疾病，可導(dǎo)致視網(wǎng)膜退化，并導(dǎo)致全世界至少150萬(wàn)人失明。

 

這項(xiàng)研究發(fā)表于最新一期的《Scientific Reports》，標(biāo)志著研究人員首次在患者組織來(lái)源的干細(xì)胞中，替換了一個(gè)與感觀疾病相關(guān)的缺陷基因。

 

本文共同資深作者、CUMC眼科學(xué)和病理學(xué)&細(xì)胞生物學(xué)副教授Stephen Tsang博士指出：“我們的目標(biāo)是，開(kāi)發(fā)一種個(gè)性化的方法，來(lái)治療眼部疾病。我們?nèi)匀挥泻荛L(zhǎng)的路要走，但我們認(rèn)為，CRISPR的第一種治療應(yīng)用將會(huì)是治療眼部疾病。在這里，我們表明，初始步驟是可行的。”

 

在這項(xiàng)研究中，研究人員用視網(wǎng)膜色素變性患者的皮膚樣品制備了干細(xì)胞。由于病人來(lái)源的干細(xì)胞仍攜帶有致病基因突變，因此，該研究團(tuán)隊(duì)使用CRISPR來(lái)修復(fù)有缺陷的基因。干細(xì)胞可被轉(zhuǎn)化為健康的視網(wǎng)膜細(xì)胞，并移植到同一患者中來(lái)治療視力喪失。

 

Tsang解釋說(shuō)：“視網(wǎng)膜色素變性的X連鎖形式，是精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)方法的一個(gè)理想候選，因?yàn)橐粋€(gè)共同的突變引起了90%的病例。”利用CRISPR——其很容易適應(yīng)不同的模板DNA序列，并允許快速和準(zhǔn)確的編輯——科學(xué)家可以用患者自身的細(xì)胞，對(duì)個(gè)人基因組進(jìn)行特異性的精確修復(fù)。

 

因?yàn)檫@些修復(fù)是在患者自身組織來(lái)源的細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的，因此，醫(yī)生可以重新移植細(xì)胞，而不用擔(dān)心免疫系統(tǒng)的排斥反應(yīng)。以前的臨床試驗(yàn)已經(jīng)表明，從胚胎干細(xì)胞產(chǎn)生視網(wǎng)膜細(xì)胞，并使用它們進(jìn)行移植，是一種安全和潛在有效的程序。

 

在這篇文章中，研究人員靶定了視網(wǎng)膜色素變性最常見(jiàn)的一個(gè)變體，它是由RGPR基因中一個(gè)單一錯(cuò)誤引起的。RGPR的組成——其中包含許多重復(fù)和緊密結(jié)合的核苷酸對(duì)，使它成為一個(gè)很難編輯的基因。研究人員說(shuō)，對(duì)RGPR的初步成功實(shí)施，對(duì)于治療其他基因突變引起的疾病，會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

 

根據(jù)美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院建議，當(dāng)前視網(wǎng)膜色素變性的治療方法——攝入高劑量的維生素A，可減緩視力下降，但并不能治愈疾病。

 

視網(wǎng)膜色素變性的其他基因療法目前正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。不同于CRISPR方法，這些療法采用一段段的DNA，補(bǔ)充缺陷基因的一些活性，但不直接糾正原突變。后續(xù)的研究表明，從這些基因補(bǔ)充療法獲得的任何益處，都會(huì)隨著時(shí)間的流逝而減弱。

 

CRISPR驅(qū)動(dòng)的精密醫(yī)學(xué)方法來(lái)治療視網(wǎng)膜色素變性，可能改善目前的治療方法，并恢復(fù)患者的視力，因?yàn)?span lang="EN-US">CRISPR其高度的精確性，可以糾正引發(fā)這種疾病的基本遺傳缺陷。然而，CRISPR技術(shù)尚未被批準(zhǔn)用于人類(lèi)。

 

最近，另一個(gè)研究小組——美國(guó)Cedars-Sinai醫(yī)學(xué)中心的研究人員，利用CRISPR/Cas9技術(shù)，在視網(wǎng)膜色素變性大鼠中，切除了一個(gè)致病突變，改善了視網(wǎng)膜色素變性小鼠的遺傳性失明。這項(xiàng)研究暗示了在人類(lèi)中治療性使用CRISPR的前景。

 

目前，愛(ài)荷華州立大學(xué)研究小組正致力于展示，這項(xiàng)技術(shù)并沒(méi)有向人類(lèi)細(xì)胞中引入任何意想不到的遺傳修飾，并且修正后的細(xì)胞可安全的用于移植。Tsang和他的同事們認(rèn)為，CRISPR的第一次臨床使用，可能是用于治療眼部疾病，因?yàn)橄啾绕渌眢w部位，眼睛很容易手術(shù)訪問(wèn)，容易接受新的組織，并能進(jìn)行無(wú)創(chuàng)性監(jiān)測(cè)。

 

除此之外， CRISPR技術(shù)還在幾種疾病治療中大顯身手。

 

杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥

 

三個(gè)獨(dú)立研究小組提供了初步的研究證據(jù)表明，通過(guò)編輯一個(gè)與肌肉功能相關(guān)的基因，修復(fù)杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥小鼠的一些肌肉功能，可以治愈這一遺傳性疾病。這標(biāo)志著第一次在完全發(fā)育的活體哺乳動(dòng)物中CRISPR采用一種有潛力轉(zhuǎn)化為人類(lèi)療法的策略，成功治療了一種遺傳疾病。

 

癲癇

 

來(lái)自中國(guó)科技大學(xué)、中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院等處的中國(guó)學(xué)者將近年來(lái)迅猛發(fā)展的基因組編輯技術(shù)與iPSC來(lái)源的模型結(jié)合起來(lái)，糾正了癲癇患者iPSC中的致病突變。這項(xiàng)研究將CRISPR/Cas9和TALEN介導(dǎo)的基因編輯技術(shù)，應(yīng)用于iPSC為基礎(chǔ)的疾病模型，來(lái)探討SCN1A功能性缺失突變所致的癲癇發(fā)病機(jī)制。

 

肺癌

 

來(lái)自斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員指出隨著CRISPR/Cas技術(shù)的改進(jìn)與成熟，將這種分子手術(shù)方法與傳統(tǒng)手術(shù)、放療和/或TKI治療相結(jié)合，將有可能顯著提高攜帶EGFR突變的非小細(xì)胞肺癌患者的生存率。

 

在這項(xiàng)研究中，作者提出了這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)展的一個(gè)潛在的令人興奮的臨床應(yīng)用——允許個(gè)性化的、分子的外科手術(shù)，來(lái)糾正或破壞突變的EDFR。研究人員在來(lái)自患者活檢標(biāo)本的腫瘤中去除了EGFR基因突變，他們發(fā)現(xiàn)，EGFR——突變的基因?qū)⒈粋鬟fCRISPR/Cas系統(tǒng)的病毒修復(fù)或破壞。

 

裂手裂足畸形

 

德國(guó)科學(xué)家們利用外顯子測(cè)序和CRISPR/Cas基因組編輯，在短時(shí)間內(nèi)鑒定了一種人類(lèi)肢體缺陷的致病突變。研究顯示，小鼠發(fā)育中的四肢表達(dá)Zak，通過(guò)CRISPR/Cas敲除Zak會(huì)導(dǎo)致小鼠胚胎死亡。進(jìn)一步研究表明，刪除SAM結(jié)構(gòu)域會(huì)誘導(dǎo)與Trp63下調(diào)有關(guān)的復(fù)雜后肢缺陷，而Trp63是裂手/裂足畸形的已知致病基因。