CRISPR：基因編輯的“剪刀”

CRISPR是原核生物（比如細菌）基因組內的一段重復序列，該類基因組中含有曾經攻擊過該細菌的病毒的基因片段。它是怎么成為“剪刀”的呢？這還要從它的作用說起。

病毒在攻擊目標細胞時，會把自身DNA整合到宿主細胞中。面對此等“不速之客”，細菌會利用各種方法“清理門戶”，CRISPR/Cas9系統(tǒng)就是其中的一種。這是一種存在于細菌當中的后天免疫機制，它能識認出外來DNA并加以記錄。以后，如果有相同的病毒再次“來犯”，這種機制就能立刻將其識別，并摧毀其DNA，防止自身淪為“病毒工廠”。

自然環(huán)境中的CRISPR機制可以清除外來的DNA片段，是細菌保護自身的“利劍”；而在研究人員手中，它就成為了基因編輯的“剪刀”。2017年，鄧宏魁課題組建立了利用CRISPR/Cas9進行人造血干細胞基因編輯的技術體系。利用這種比傳統(tǒng)的基因編輯組技術更易用、成本更低的技術，他們完成了人成體造血干細胞上CCR5基因的敲除。

除了精準的“剪刀”之外，課題組還有“額外技能包”：通過縮短Cas9在細胞內的持續(xù)時間、引入配對gRNA等策略，他們實現(xiàn)了極低的脫靶效率，做到了高效的基因編輯；而通過非病毒轉染的方式將Cas9-gRNA核糖核蛋白復合體遞送進細胞，還規(guī)避了外源DNA的引入，使得治療結果更加放心可靠。

臨床治療的曙光

2017年，鄧宏魁課題組優(yōu)化此技術體系，致力于該技術的臨床應用。通過原解放軍第307醫(yī)院倫理委員會審批后，該研究組在ClinicalTrials.gov網站上進行了臨床研究注冊(NCT03164135)。

2017至2019年9月，研究組展開臨床實驗，采集白血病合并艾滋病患者動員后的外周血，從中獲得CD34陽性的造血干細胞并對其進行基因編輯，然后與陰性細胞共同回輸?shù)交颊唧w內。移植前結果表明：CD34+細胞上的CCR5基因敲除效率達到了17.8%。移植后，患者的白血病得到緩解！

隨后為期19個月的臨床觀察發(fā)現(xiàn)：對該患者短暫停止服用抗HIV病毒藥物，CD4細胞中的CCR5基因編輯效率有明顯上升，證明了CCR5基因編輯的T細胞表現(xiàn)出一定程度抵御HIV感染的能力。重要的是，基因編輯效果在血液細胞中始終穩(wěn)定存在，未發(fā)現(xiàn)基因編輯造成的脫靶及其他副作用！

這項長達多年的工作已經初步證明了基因編輯造血干細胞在臨床應用中的可行性與安全性，勢必將促進和推動該技術的臨床應用。

除了艾滋病和白血病，其他血液系統(tǒng)相關疾病，如β地中海貧血等，均有希望利用以CRISPR為代表的基因編輯技術看到臨床治療的曙光！

關于該項研究的未來，鄧宏魁教授表示，要通過各種方法優(yōu)化基因編輯造血干細胞移植方案，以降低脫靶率，實現(xiàn)100%的敲除效率。

期待鄧宏魁課題組進一步的研究成果，更期待中國科學家們越來越多的國際聲音！