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中国将进行全球首例基因编辑技术治疗癌症试验

科技  2016/7/24 15:55:20 来源:网易
中研网讯:

CRISPR是席卷生物医学的基因组编辑技术,现在终于到达人体试验阶段。

据《自然》杂志报道,中国科学家即将利用CRISPR–Cas9基因编辑技术将修饰后的细胞注入人体进行人类临床试验,这将是世界上首个在人类机体中进行的CRISPR试验。

进行这项研究的团队来自于四川大学华西医院,由肿瘤学家卢铀领导。卢铀毕业于华西医科大学,长期从事肺癌和食管癌等胸部肿瘤放化疗和分子靶向治疗的临床与基础研究,肿瘤综合治疗及抗肿瘤新药临床试验研究。

按照计划,下个月开始,卢铀的团队将在肺癌患者集体中检测利用CRISPR–Cas9修饰后的细胞的性能,这项临床试验已于7月6日获得了医院伦理审查委员会的批准审核,并开始招募化疗、放疗等常规治疗无效的转移性非小细胞肺癌患者。

卢铀在接受《自然》杂志采访时表示:“这一技术,对那些疗法选择非常有限的患者带来希望。”在临床试验的审判过程中,卢铀的团队投入了大量的时间和人力。

什么是基因编辑?

“CRISPR-Cas9”、“基因编辑”这样的词组,对于普罗大众而言是陌生,但却在最尖端的生物科研领域中发挥着举足轻重的作用。

近几十年来,随着全基因组测序技术的不断成熟,科学家们在各种细菌和古细菌(archaea)中陆续发现了很多成簇的、规律间隔的短回文重复序列(CRISPR序列)以及和CRISPR序列相关基因(Cas)。研究发现,这些CRISPR序列与很多病毒或者质粒的DNA序列互补,很多CRISPR-Cas系统需要多种蛋白的参与,但只要一种细菌编码的内切酶Cas9可以利用向导RNA(核糖核酸)分子对特定的DNA片段进行定向切割,这种基因组编辑技术就被称为CRISPR-Cas9。

CRISPR-Cas9能够对基因组进行特异性定点改造,对细胞乃至整个生物体进行基因组改造。目前科学家已经利用这种技术对细菌、人体细胞以及斑马鱼进行过成功的遗传学改造工作。基因编辑无疑将成为下一代生物技术的核心。

卢铀的团队将做些什么?

根据《自然》杂志的介绍,卢铀的团队将会从招募参加临床试验的患者血液中采集T细胞(一种免疫细胞),然后使用CRISPR–Cas9技术来敲除细胞中的一个基因——CRISPR-Cas9技术将一种能够识别染色体上特定基因序列的分子模板,以及一种能将该染色体特定序列位置剪掉的酶结合起来。敲除的这个基因为一种名叫PD-1的蛋白质编码,这种蛋白质通常是细胞免疫反应的一个检查点,可以防止免疫细胞攻击健康的细胞。

经过基因编辑的细胞会在实验室进行培养增殖,然后回输到患者的血液中。改造后的细胞将在患者体内巡视。卢铀表示,研究团队希望它们能对癌细胞发起攻击。计划中的美国临床试验也打算是敲除编码PD-1蛋白的基因,不过在将细胞回输给患者前,还会敲除另一个基因,再加入一个新的基因。

去年,美国FDA批准了两种基于抗体的阻断PD-1的疗法,用于治疗肺癌。但这些抗体会在多大程度上阻断PD-1并激活免疫反应,对每个患者来说都是难以预测的。

与之相比,敲除基因的方法阻断PD-1的确定性更高,增殖细胞又提高了激活免疫反应的概率。纽约市纪念斯隆凯特琳癌症中心从事免疫疗法临床研究的Timothy Chan在接受《自然》杂志采访时认为:“这种方法将会比抗体高效得多。”

基因编辑疗法安全吗?

众所周知,CRISPR基因编辑技术有可能会在错误的位置编辑基因组,从而可能出现有害影响。卢铀团队的成员之一,华西医院的肿瘤学家邓磊表示,本次临床试验的合作方之一,成都美杰赛尔生物科技公司,会对细胞进行验证,在将细胞回输给患者前确认敲除的是正确的基因。

HIV病毒颗粒正在感染人类T细胞的电子显微镜图像

《自然》杂志介绍:由于这一疗法针对的是T细胞,而T细胞与许多非特异性免疫反应都有关系,Timothy Chan担心这种方法可能会导致过度的自体免疫反应,使细胞攻击肠道、肾上腺或其它健康组织。“所有的T细胞都会被激活,这将会是个问题。”Timothy Chan告诉《自然》杂志。

Timothy Chan建议研究团队从肿瘤病灶处采集T细胞,因为这些细胞已经会是专门攻击癌细胞的。但邓磊表示,他们的临床试验针对的肺癌肿瘤很难接近。邓磊还说,因为被FDA批准的抗体疗法中并没有出现很高比例的自体免疫反应,所以研究团队较为放心。

这项一期临床试验的主要目的是检验这种疗法是否安全。临床试验将会在十位患者身上检验三种剂量的效果。同时,邓磊还说,团队还计划循序渐进,从一位患者开始逐渐增加剂量,密切观察是否出现副作用。但研究者也将关注血液中的标记物,这些标记物将显示这种疗法是否起效。

基因编辑技术还可以做什么

目前,科学家已经试图采用CRISPR-Cas9基因组编辑技术治疗肌营养不良、镰刀形细胞病、癌症、通过改变精子细胞治愈男性不育问题,并试图在猪身上培育可移植的人体器官。去年,美国科学院院刊(PNAS)上还刊登了一项研究,美国科研人员利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,对蚊子的基因进行改造,使其携带一种抗疟疾的基因,从而对疟原虫产生抑制,进而遏制疟疾的传播。

在攻克艾滋病上,CRISPR-Cas9基因编辑技术也大有可为,2014年7月《美国国家科学院院刊》刊文,美国坦普尔大学研究人员利用基因组剪辑技术的精确剪切,将艾滋病毒从艾滋病患者的细胞基因组中剔除。坦普尔大学的Kamel Khalili等研究人员采用了该技术,针对艾滋病病毒潜伏的多种细胞模型进行实验,比如小胶质细胞、T淋巴细胞等,实验结果证实,艾滋病病毒均被清除。

基因编辑通过改变个体或物种的基因组序列,修复疾病缺陷,以及改良微生物和动植物的经济性状,未来将在生物医学、农业育种和工业微生物改造中具有重要应用前景。

就在今年6月21日,美国国家卫生研究院的“重组DNA咨询委员会”也批准了CRISPR基因编辑技术来治疗癌症的人体临床试验,让这种目前备受关注的生物医学技术在美国距临床试验仅差美国食品和药物管理局批准一步之遥,这项申请由美国宾夕法尼亚大学提交。

如果美国FDA放行,宾夕法尼亚大学的研究人员将招募18名现有治疗方法已不起作用的黑素瘤、多发性骨髓瘤以及肉瘤患者,在宾夕法尼亚大学、加利福尼亚大学旧金山分校以及得克萨斯大学MD安德森癌症研究中心三个地点开展临床试验,这项临床试验可能会在今年年底开始。

美国国家卫生研究院对宾夕法尼亚大学申请的批准,也给卢铀增添了底气,他表示:“这也增强了我们和伦理委员会对这项研究的信心。我们有癌症疗法临床试验方面的丰富经验,希望我们的临床试验能获得正面的数据。”

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