今日药闻:Science:基因治疗,不再遥远!

今日药闻:Science:基因治疗,不再遥远!

Derek Lowe今年7月19日在《science》发文《Gene edited monkeys offer heart disease patients》(基因编辑猴子为心脏病患者带来希望)。

1、第一次,在成年猴子中使用基因编辑工具

研究人员第一次使用基因编辑工具在成年猴子大部分肝脏中进行了基因失活。这种方法降低了血液胆固醇水平,为心脏病提供了一种治疗途径。这项研究也为治疗由有缺陷的、破坏性的蛋白质引起的某些遗传疾病铺平道路。

基因编辑灵长类动物并不是什么新鲜事。中国使用著名的CRISPR DNA“魔剪”,在特定的位置剪辑DNA,在猴子胚胎中产生具有改良基因组的动物来研究疾病。更有争议的是,那里的研究人员已经用CRISPR修复了早期人类胚胎中的致病基因,尽管这些胚胎是不允许发育的。Sangamo治疗是加利福尼亚里士满的一家公司,他们采用了一种更古老的基因编辑工具-锌指核酸酶,在HIV患者的一些细胞中敲除一种基因来帮助它们抵抗病毒。这种治疗被称为“在体转移”,因为它涉及在体外编辑病人的血细胞,然后将细胞输回到病人体内。

然而,医生和研究人员梦想将CRISPR和其它基因组编辑直接导入患者体内,以纠正突变基因或以其它方式治疗疾病。例如,Sangamo已经在开展一项小型临床试验,活体细胞导入核酸酶,它会引导新基因至肝病患者细胞的特定位置,被引进的新基因可以产生所需的蛋白质。

但是降低肝脏中的问题蛋白质的水平需要编辑器官的大部分细胞。长期从事基因治疗的研究员詹姆斯·威尔逊和宾夕法尼亚大学的同事们希望靶向PCSK9,该基因编码的蛋白质阻碍了去除血液中有害的低密度脂蛋白(LDL)胆固醇的过程;而高含量的LDL胆固醇会增加人患心脏病或中风的风险。许多公司开发了抑制PCSK9蛋白质和降低LDL胆固醇的药物。

Wilson的实验室正在使用看似无害,并广泛应用于基因治疗的腺相关病毒(AAV),将基因编辑工具导入细胞,这些被导入的工具在特定位置剪辑基因组并使细胞无法正确修复,从而破坏了该基因。当他的团队使用腺相关病毒注射提供一种CRISPR的设计来切割PCSK9基因时,该方法在小鼠中获得了成功,但在猕猴中没有成功。因此,研究人员使用AAV导入了一种不同的基因编辑工具,称为巨大核酸酶,由北卡罗莱纳Durham的精准生物科学公司提供。

经过4个月,在六只被治疗的猕猴体内,多达64%的肝细胞PCSK9基因被敲除。相对于最高剂量水平,动物血液中PCSK9蛋白水平下降了84%,LDL胆固醇下降了60%。并且编辑过的细胞停止制造巨大核酸酶,虽然原因未知,但这是一件好事,因为残留的酶会导致不必要的基因编辑。

巨大核酸酶的治疗确实可以导致肝酶升高,表明存在免疫反应,这是意料之中的,因为这种分子来自藻类。Wilson说,哺乳动物会感知外源蛋白质。此外,巨大核酸酶也在PCSK9基因以外的位点进行切割,这有潜在可能会导致癌症。

尽管如此,Wilson认为:当患者不能耐受阻断PCSK9蛋白的药物时,这种改进的PCSK9基因编辑可以治疗高胆固醇导致的心脏病。这种基因编辑工具对于一些代谢性疾病的治疗也很有前途,比如由肝脏中基因产生的缺陷蛋白的累积,身体受损产生的淀粉样变性等疾病。

“有趣的是,对胆固醇的影响在一年内可稳定下来,” Musunuru说,他在哈佛大学期间使用更有效但风险更高的病毒来运输CRISPR系统来失活小鼠体内的PCSK9基因。

然而,Musunuru和其他人注意到Wilson的方法有竞争:Intellia Therapeutics,一家在马萨诸塞州剑桥的公司,也是研究CRISPR系统的,最近宣布它已经减少了高达80%的转甲状腺素蛋白水平。在猴子中,这是一种导致淀粉样变病的蛋白质。该公司注射含RNA的纳米颗粒,该RNA与CRISPR匹配,用于将编辑工具导入肝细胞中。剑桥麻省理工学院的分子遗传学家Daniel Anderson在称赞Wilson的研究“令人兴奋”时,也指出纳米颗粒比腺相关病毒有更多安全优势。他说,“确定哪种方法可以应用于人类,现在还太早。”

猴子是和人类是最接近的,在猴子体内的基因编辑实验,给心脏病患者带来希望,基因治疗,不再遥远。


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