CRISPR治療疾病又有新突破

日期：2016-01-28 09:19:47

最近，來自哥倫比亞大學醫學中心（CUMC）和愛荷華大學的科學家們，使用新的基因編輯技術CRISPR，修復了一個引發視網膜色素變性（RP）的基因突變，RP這種遺傳性疾病，可導致視網膜退化，并導致全世界至少150萬人失明。

這項研究發表于最新一期的《Scientific Reports》，標志著研究人員首次在患者組織來源的干細胞中，替換了一個與感觀疾病相關的缺陷基因。

本文共同資深作者、CUMC眼科學和病理學&細胞生物學副教授Stephen Tsang博士指出：“我們的目標是，開發一種個性化的方法，來治療眼部疾病。我們仍然有很長的路要走，但我們認為，CRISPR的第一種治療應用將會是治療眼部疾病。在這里，我們表明，初始步驟是可行的。”

在這項研究中，研究人員用視網膜色素變性患者的皮膚樣品制備了干細胞。由于病人來源的干細胞仍攜帶有致病基因突變，因此，該研究團隊使用CRISPR來修復有缺陷的基因。干細胞可被轉化為健康的視網膜細胞，并移植到同一患者中來治療視力喪失。

Tsang解釋說：“視網膜色素變性的X連鎖形式，是精準醫學方法的一個理想候選，因為一個共同的突變引起了90%的病例。”利用CRISPR——其很容易適應不同的模板DNA序列，并允許快速和準確的編輯——科學家可以用患者自身的細胞，對個人基因組進行特異性的精確修復。

因為這些修復是在患者自身組織來源的細胞內進行的，因此，醫生可以重新移植細胞，而不用擔心免疫系統的排斥反應。以前的臨床試驗已經表明，從胚胎干細胞產生視網膜細胞，并使用它們進行移植，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膜色素變性最常見的一個變體，它是由RGPR基因中一個單一錯誤引起的。RGPR的組成——其中包含許多重復和緊密結合的核苷酸對，使它成為一個很難編輯的基因。研究人員說，對RGPR的初步成功實施，對于治療其他基因突變引起的疾病，會產生深遠的影響。

根據美國國家衛生研究院建議，當前視網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。

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

CRISPR驅動的精密醫學方法來治療視網膜色素變性，可能改善目前的治療方法，并恢復患者的視力，因為CRISPR其高度的精確性，可以糾正引發這種疾病的基本遺傳缺陷。然而，CRISPR技術尚未被批準用于人類。

最近，另一個研究小組——美國Cedars-Sinai醫學中心的研究人員，利用CRISPR/Cas9技術，在視網膜色素變性大鼠中，切除了一個致病突變，改善了視網膜色素變性小鼠的遺傳性失明。這項研究暗示了在人類中治療性使用CRISPR的前景。

目前，愛荷華州立大學研究小組正致力于展示，這項技術并沒有向人類細胞中引入任何意想不到的遺傳修飾，并且修正后的細胞可安全的用于移植。Tsang和他的同事們認為，CRISPR的第一次臨床使用，可能是用于治療眼部疾病，因為相比其他身體部位，眼睛很容易手術訪問，容易接受新的組織，并能進行無創性監測。

除此之外， CRISPR技術還在幾種疾病治療中大顯身手。

杜氏肌營養不良癥

三個獨立研究小組提供了初步的研究證據表明，通過編輯一個與肌肉功能相關的基因，修復杜氏肌營養不良癥小鼠的一些肌肉功能，可以治愈這一遺傳性疾病。這標志著第一次在完全發育的活體哺乳動物中CRISPR采用一種有潛力轉化為人類療法的策略，成功治療了一種遺傳疾病。

癲癇

來自中國科技大學、中科院廣州生物醫藥與健康研究院等處的中國學者將近年來迅猛發展的基因組編輯技術與iPSC來源的模型結合起來，糾正了癲癇患者iPSC中的致病突變。這項研究將CRISPR/Cas9和TALEN介導的基因編輯技術，應用于iPSC為基礎的疾病模型，來探討SCN1A功能性缺失突變所致的癲癇發病機制。

肺癌

來自斯坦福大學醫學院的研究人員指出隨著CRISPR/Cas技術的改進與成熟，將這種分子手術方法與傳統手術、放療和/或TKI治療相結合，將有可能顯著提高攜帶EGFR突變的非小細胞肺癌患者的生存率。

在這項研究中，作者提出了這項技術進展的一個潛在的令人興奮的臨床應用——允許個性化的、分子的外科手術，來糾正或破壞突變的EDFR。研究人員在來自患者活檢標本的腫瘤中去除了EGFR基因突變，他們發現，EGFR——突變的基因將被傳遞CRISPR/Cas系統的病毒修復或破壞。

裂手裂足畸形

德國科學家們利用外顯子測序和CRISPR/Cas基因組編輯，在短時間內鑒定了一種人類肢體缺陷的致病突變。研究顯示，小鼠發育中的四肢表達Zak，通過CRISPR/Cas敲除Zak會導致小鼠胚胎死亡。進一步研究表明，刪除SAM結構域會誘導與Trp63下調有關的復雜后肢缺陷，而Trp63是裂手/裂足畸形的已知致病基因。