为什么全球那么多牛人都开始谈论基因编辑？看完这些浓缩干货你就知道了！

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为什么全球那么多牛人都开始谈论基因编辑？看完这些浓缩干货你就知道了！2 J" Y0 N9 q% W, F
来源：奇点网 / 作者： / 2015-11-12
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最近两周“基因编辑”算得上是最耀眼的明星了。先是Editas宣布在2017年开展CRISPR基因编辑人体实验；大家的兴奋劲儿还没过，从Great Ormond Street儿童医院又传出基因编辑“治愈”白血病的爆炸性新闻；紧接着王力宏同学开始在微博上推介CRISPR基因编辑技术。基因圈那些苦逼的创业青年们抱头痛哭，“我们终于找到代言人了”。基因真的就这样火了！# m& H! m6 p1 l6 e3 q
在CRISPR诞生之前，“基因编辑”一词仅存在于科研人员的世界里；在CRISPR诞生之后，“编辑生命”似乎变得触手可及，于是才会有今天人尽皆知的局面。近期临床和实验室的研究进展再次表明，基因编辑斗得过癌症和艾滋，还要去治疗失明。% E* K9 {8 R; J0 D
基因编辑这种“上得了厅堂，下得了厨房”的能力，依赖于于它强大而稳定的“关闭”、“恢复”和“切换”三大技能。% O) _/ Z1 v" d) Q% E
“关闭”一个基因，打开生命之门7 G9 N' W; \5 H. n1 ~, {
2015年11月5日，Waseem Qasim对外宣布，他们利用Cellectis公司经ZFNs基因编辑技术改造的UCART19细胞株，成功缓解了Layla的不治之症–急性淋巴细胞性白血病（ALL）。
, E3 [8 `" Y- N6 f- \8 d, H% U' p急性淋巴细胞性白血病的主要特征为，免疫淋巴细胞在骨髓内异常增生，导致人体造血功能紊乱，以及大量器官被侵犯。一般情况下，可以通过放化疗以及骨髓移植，有效的杀死异常增殖的免疫淋巴细胞，最终达到缓解或者治愈的目的。据统计，Layla这个年龄（1岁左右）患上急性淋巴细胞性白血病的治愈率为25%，但是Layla显然属于那不幸的75%，她在接受放化疗以及骨髓移植之后，病情仍旧没有得到缓解。Layla显然被传统的治疗手段“抛弃”了。就在这种情形下，Layla的父母决定让Layla尝试基因编辑疗法，尽管这种治疗急性淋巴细胞性白血病的方法只在小白鼠身上用过。
' W0 S3 g( g( D# [6 v" c幸运的是Layla最终转危为安。因此才有了前几天“基因编辑技术成功治愈白血病女孩”的文章席卷朋友圈。但是，Cellectis公司的Qasim却谨慎地说，“对白血病患者来说，这种治疗方法并不是长久之计，实际上它（基因编辑）更像是‘缓兵之计’，在找到合适的配型之前，这种方法起到‘桥梁’的作用”。
0 ?. n: c$ o- xQasim在言辞间分明在告诉我们，“缓解Layla病情的不止基因编辑”。还有传说中的CAR-T技术（Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy，嵌合抗原受体T细胞免疫疗法）。
3 s8 Z, L* B1 ?# hLayla的医生发现，在异常增殖的免疫淋巴细胞表面有CD19蛋白，这个蛋白可以被CAR19蛋白识别，但是没能找到携带CAR19蛋白的合适供体。最终，Layla的医生跟Qasim取得联系，Qasim开发的UCART19细胞（有CAR19蛋白）成为Layla唯一的希望。UCART19细胞尽管具备杀灭Layla体内恶性细胞的能力，但是也不是Layla合适的配型。
. ]' P- }# V# \0 G1 oUCART19细胞的厉害之处在于，Qasim利用ZFNs基因编辑技术“关闭”了导致排异反应的关键基因，这样一来UCART19就可以安全输入Layla体内。让人感到惊喜的是，UCART19将Layla体内恶性增殖细胞消灭干净了。至此UCART19的任务全部完成，Layla已经完成了新一轮的骨髓移植（此时有没有CAR19蛋白已经不重要了）。目前看来Layla已经“痊愈”了，但只有经过一两年时间的考验之后，我才敢去掉那个引号。
* Q, s  g% A6 Y$ b, a; y& w“恢复”受损基因，才能重见光明
0 n$ O0 N4 A( r% l6 Y+ q+ c" e" ^2015年11月3日，Katrine Bosley在剑桥大学召开的EmTech大会上宣布，实验室数据表明，CRISPR基因编辑技术可以用于治疗Leber congenital amaurosis（LCA；利伯先天性黑朦病，一种遗传性视力衰退疾病），Editas将在2017年开展CRISPR基因编辑人体实验。
- }9 e, b* _9 H9 _* ~相比于ZFNs基因编辑技术“治愈”了Layla的白血病，可能会发生于2017年的CRISPR基因编辑人体实验显得暗淡无光。但我却为Editas的CRISPR基因编辑技术感到心潮澎湃。我们先来看看Editas是打算如何做的。4 w7 |/ ?! X! [, `
LCA是一种罕见遗传病，研究表明有20多种基因变异会导致LCA，例如RPE65和CEP290等。传统的基因治疗十分热衷于研究LCA，因为这些变异与LCA关系明确，直接通过病毒载体导入正常基因（比如正常的RPE65）即可。但是，一旦遇到跟病毒载体一样大的基因（比如CEP290）缺陷，传统的基因治疗就束手无策了。
, D7 d! `$ `2 ?/ R$ }在所有的LCA病例中，CEP290基因缺陷导致的LCA大概占20%，Editas采用的方法是，利用CRISPR基因编辑技术，直接删除CEP290基因变异位点左右共1000个碱基。Editas实验室的研究表明，删除CEP290基因的那1000个碱基之后，CEP290基因的表达恢复正常。CEP290基因变异的患者视力可能恢复正常。
, T; Q: q$ F- |6 m+ oEditas宣布的2017年人体实验激动人心之处在于，这有可能是首次人体（in vivo）基因编辑试验。这项研究成功的意义在于，将CRISPR基因编辑“工具”装载到病毒体内，再把病毒注射到患处，CRISPR可以自行对患病部位进行基因改造。那么以后治疗Layla那样的白血病，不用分离T细胞了，直接将改造好的病毒注射到骨髓，就直接将基因异常的骨髓修复了，或者是直接整合目标基因加强其战斗力。这样一来，很多大手术就会变成微创手术，带来的好处是难以估量的。( s& u: y4 E' }6 o
在不同人种之间，自由“切换”4 v( g/ s2 x, g: k  p! ^
2014年3月12日，宾夕法尼亚大学Pablo Tebas教授团队在新英格兰医学杂志撰文称，他们利用Sangamo BioSciences开发的ZFNs基因编辑技术，显著提高了艾滋病患者对艾滋病毒的抵抗能力。
8 C  j* D% `. }; \1 U1 i0 _这篇发表于2014年的文章，研究从2009年就开始了，直到2012年才结束。是基因编辑技术首次应用于临床。目前Sangamo BioSciences基于ZFNs技术治疗艾滋病的方法已经进入临床II期试验。: y3 g* r; S6 R& P" @5 y3 k$ c
之所以能够使用基因编辑技术治疗艾滋病，是因为发现免疫细胞表面的CCR5蛋白是HIV进入免疫细胞的“入口”。而少数北欧人由于CCR5基因“变异”，具备天然的HIV抵抗力（为什么是他们？）。
+ R. _( W) O0 x1 ]! ~7 N这个“变异”对于艾滋病患者来说真的很重要，因此研究人员做了很多的研究。有研究表明，北欧人体内的CCR5基因“变异”不是CCR5基因突变的结果，而是在自然界中伴随着原始高加索人种的出现而出现的，这种“变异”所表现出来的性状因适应自然环境而保留了下来。自此，我不得不佩服大自然的神奇。也许在世界的任何一个角落里，造物主都会安放着一个保护人类的重要基因，避免人类因一种疾病的爆发而灭绝。% Q* ^6 Q. x9 I
有了造物主释放的重要信息，研究人员就动脑子了，“要不把患者的CCR5基因都改成高加索人种那种类型吧”！Tebas团队做的就是这件事。在体外（ex vivo）利用ZFNs基因编辑技术定点改造免疫细胞的CCR5基因。让我们静候Sangamo临床II期的好消息。
" ^8 J' c0 q$ o0 L7 q6 ?3 \纵观上述三项研究，你会发现我一直在强调一个事情：体外（ex vivo）和体内（in vivo）。体外基因编辑就是在实验室里修改目标细胞的基因信息，即使效率低下，仍旧可以通过大量的实验筛选出改造成功的细胞，接下来只需要扩大培养，在输入体内即可。而体内编辑是整个编辑的过程在体内进行，这就编辑过程是高效的；另外，携带编辑工具的病毒载体一旦注入人体，控制性就变差了，因此对编辑过程的安全性要求非常高。但是正如我在讲述CRISPR基因编辑技术所言，一旦能过做到精确高效的编辑，以后很多疾病的治疗都变得非常简单了。9 f, h7 O5 v  b" j
尽管老牌的ZFNs基因编辑技术已经在癌症和艾滋病的治疗上崭露头角，但是ZFNs能做的事情，对CRISPR来讲是“小菜一碟”。今年Editas已经与CAR-T新贵Juno开展合作，相信他们很快会在免疫治疗领域取得大突破。体内（in vivo）基因编辑应该才是Editas们的终极梦想。
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