鐮狀細(xì)胞?。?/span>Sickle Cell Disease）是我們都挺熟悉的一種隱性基因遺傳病，因患者大部分紅細(xì)胞呈鐮刀狀而冠名，在我國南方地區(qū)出現(xiàn)過不少此類病例。迄今為止還沒有能真正治愈這種疾病的藥物，百年來唯一獲批的藥物僅有一個，這讓不少科學(xué)家將希望寄托在基因治療上。

 

斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員利用CRISPR基因編輯技術(shù)，在人體干細(xì)胞中修復(fù)了造成鐮狀細(xì)胞貧血病的基因，這將是在研發(fā)針對這種疾病的基因治療道路上走出了關(guān)鍵的一步。

 

這一研究成果公布在11月7日的Nature雜志上，文章的第一作者Daniel Dever博士與Rasmus Bak博士，通訊作者是斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授、CRISPR Therapeutics公司創(chuàng)始人Matthew Porteus 博士。Porteus博士在博士后工作期間開始進(jìn)行基因組編輯方面的研究，他首次發(fā)現(xiàn)，可以利用人工核酸酶，通過同源重組通路，對人類細(xì)胞基因組進(jìn)行精確修飾，從而影響特定基因的表達(dá)。目前，Porteus博士主要進(jìn)行遺傳性疾病基因組修飾療法的研究開發(fā)。

 

這項(xiàng)最新研究證明了修復(fù)后的細(xì)胞能生成正常功能的血紅蛋白分子，在正常紅細(xì)胞中可以攜帶氧氣，這些干細(xì)胞也可以正常移植到小鼠體內(nèi)。研究人員指出這項(xiàng)研究表明針對血源性遺傳疾病，比如鐮刀狀細(xì)胞貧血癥，和地中海貧血，可以進(jìn)行基因治療修復(fù)，這是一種概念證明。

 

痛苦的疾病

 

鐮狀細(xì)胞病是一類由于HBB基因發(fā)生突變造成的遺傳性血液疾病，HBB基因發(fā)生突變會產(chǎn)生異常的血紅蛋白---一種正常條件下允許血細(xì)胞攜帶氧氣的含鐵蛋白，從而導(dǎo)致紅細(xì)胞變得堅硬和粘稠而且形狀類似于彎曲的稱作鐮刀的農(nóng)場工具。在HBB基因突變造成的兩種主要性疾病，鐮刀形細(xì)胞貧血癥和β-地中海貧血癥中，紅細(xì)胞都不能有效地攜帶氧氣，其中鐮刀狀細(xì)胞病會造成手腳腫大，由于血管堵塞引起的疼痛，貧血和中風(fēng)。

 

這些疾病在非洲、地中海和中東來源的人們中間最為常見。根據(jù)美國疾病防控中心提供的數(shù)據(jù)，每500名非洲裔美國人就有一個人和每3萬名拉丁裔美國人就有一個人出生時就攜帶這種鐮刀形細(xì)胞疾病。

 

這種疾病能夠通過干細(xì)胞或骨髓移植而得以治愈，但是也存在較高的風(fēng)險：接受移植的受者可能會排斥捐獻(xiàn)的骨髓或細(xì)胞，能夠?qū)е聡?yán)重的副作用，甚至死亡。

 

為基因治療帶來新希望

 

基因治療雖然早在上個世紀(jì)八十年代就曾被提出來，但是一直以來都只有零星成果，但這項(xiàng)研究不僅為鐮刀型細(xì)胞貧血癥等血液疾病帶來了福音，也為基因治療提出了新希望。

 

Porteus說，“最終這項(xiàng)研究表明我們可以做到。這不僅僅只存在于黑板上，我們可以從患者體內(nèi)采集干細(xì)胞，然后進(jìn)行修復(fù)，研究顯示這些干細(xì)胞能生成正常的血紅細(xì)胞。”

 

以往的研究主要都是通過舊的基因編輯技術(shù)，但這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)采用了CRISPR 技術(shù)，“我們花了6年時間，希望能通過當(dāng)時的技術(shù)來靶向β-球蛋白，”而CRISPR實(shí)驗(yàn)只進(jìn)行了一個星期，效果就要好得多。

 

CRISPR是指規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)，細(xì)菌通過CRISPR與內(nèi)切酶Cas組成的防御系統(tǒng)對抗外來侵略者。CRISPR-Cas能根據(jù)向?qū)?/span>RNA的指引切割入侵者的遺傳物質(zhì)。2012年研究者們利用這一特點(diǎn)，將CRISPR系統(tǒng)發(fā)展成了強(qiáng)大的基因組編輯工具。

 

利用這種技術(shù)，研究人員可以在你希望的位置進(jìn)行剪切，比如這項(xiàng)研究就是在鐮狀細(xì)胞突變處，一旦突變DNA序列被剔除，那么就可以利用其它工具粘上一個正常的序列拷貝。

 

Porteus研究組首先從患者體內(nèi)取出干細(xì)胞，利用CRISPR糾正基因突變，然后濃縮干細(xì)胞，這樣90%都會攜帶糾正過的細(xì)胞基因。這種干細(xì)胞是一種特殊的干細(xì)胞——造血干細(xì)胞，最后研究人員將這種濃縮后，糾正過了的造血干細(xì)胞注入到幼鼠體內(nèi)。

 

“這些干細(xì)胞能從血液系統(tǒng)正常進(jìn)入骨髓，然后開枝散葉，制造血液細(xì)胞，”Porteus說。16個星期后，研究小組檢查小鼠骨髓，發(fā)現(xiàn)糾正后的干細(xì)胞蓬勃發(fā)育。

 

這些細(xì)胞無需完全替換患者體內(nèi)所有的鐮狀細(xì)胞，只要鐮狀細(xì)胞的比例低于30%，那么患者就不會出現(xiàn)癥狀了。而且糾正過的細(xì)胞相對于鐮狀細(xì)胞具有優(yōu)勢，因?yàn)楹笳咭话銇碚f平均10天后就會死亡，而糾正后的細(xì)胞能生活大約120天。

 

安全嗎？

 

雖然基因治療的研究近年來取得了很大的進(jìn)步，但它尚未廣泛推廣，并且CRISPR 編輯基因也沒有在人體臨床實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行炎癥，那么這就存在一個問題，它們安全嗎？會不會出現(xiàn)未知的免疫反應(yīng)，或者改變非靶標(biāo)DNA序列，也就是脫靶呢？

 

對此Porteus表示，我們無法完全證明其安全性，只能說讓我們進(jìn)行檢測，看看它是否安全，完全安全的檢測是不存在的。他認(rèn)為系列不同的實(shí)驗(yàn)也許能對提供一些安全性的資料。到目前為止，這項(xiàng)研究中的糾正造血干細(xì)胞與正常的健康造血干細(xì)胞沒有發(fā)現(xiàn)區(qū)別。