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人类体内基因编纂医治有点悬

发布时间:2017-11-21 00:00

日前,《科学》在线报道了美国实施的第一例人体基因改造治疗——向血液内注入基因编辑工具,改变一个成年人的基因,进而治疗疾病。

此次治疗的亨特氏综合征是由基因缺陷引起——人体内一个名为艾杜糖 - 2 硫酸酯酶(iduronate-2-sulfatase,IDS)的基因无法正确编码 IDS 酶,没有 IDS 酶分解有毒碳水化合物,人体内会积聚有毒代谢物,出现面瘫、疱疹、脑脊液等症状。

与之前已经通过批准的一些生物治疗方法不同,这次的基因编辑过程直接在人体内完成。

无法直接操控、也没有“遥控”,“事发现场”直接转移到“够不着”的体内,研究者是如何确保基因编辑在复杂的人体内有效、安全、准确地进行呢?

注射入人体的是什么

“这还只是个人体试验,”国家“千人计划”创业人才、生物学者杨光华接受采访时,提醒科技日报记者说,试验和之前 FDA 批准的 CAR- T 疗法处于不同的阶段,效果、安全性还都不得而知,要在这个基础上看待人体内的基因编辑。

“试验中用到的锌指核糖核酸酶(ZFN)基因编辑技术专利之前是由 Sangamo 生物技术公司垄断的。”一位不愿意透露姓名的基因编辑领域研究人员认为,这个试验有一定的公司噱头的味道,对其价值应客观看待。

“注射物里包含着被‘改造’的病毒。病毒的任务有三:为 IDS 基因领对路,准确带进肝脏细胞;编码 ZFN 酶,在特异位点准确剪断基因组;让 IDS 基因像‘拼图的最后一块’一样拼进基因组。”杨光华说。

因为有三重任务,所以对这个病毒必须进行一定的改造,杨光华介绍:“为了领对路,病毒外壳上的蛋白壳粒要有能够特异结合肝脏细胞的特殊受体,这是对它外壳的改造;后两个功能是对病毒内部 DNA 的改造,插入能够启动的 ZFN 基因以及缺失的 IDS 基因。”

将基因带入人体,除了病毒载体,还可使用非病毒载体。“例如使用纳米分子包裹基因或药物,进入到定向组织之后,释放这些药物。”杨光华说,“此外,PEI(一种阳离子聚合物细胞转染液)技术等都是非病毒的转染系统。非病毒能够‘指哪打哪’,但感染性比病毒载体弱一些。”

为什么是 ZFN,不是 CRISPR?

第三代基因编辑技术 CRISPR 近年来应用广泛,“它是 RNA 指导的剪切,先由 RNA 识别特异序列再通知蛋白酶来剪切,还从没用在人体内的基因编辑。”杨光华说,“整合位点精确性上稍差一些。”

“多个锌指蛋白可以串联起来形成一个锌指蛋白组,识别一段特异的碱基序列,具有较强的特异性,不易脱靶。”清华大学国家实验室生物信息学部特别研究员谢震说,“而第三代技术目前还需要更多的安全性验证,以确认是否能够用于临床治疗。”

“ZFN 技术是蛋白质指导的剪切,效率比较高。”杨光华说,“输入的基因编辑工具对于人体来说,沧海一粟,剪切效率高的基因编辑技术成功率更高。”

此外,试验的实施公司 Sangamo 对这一编辑技术研究多年,在安全性和操控性上有自己的优势和技术储备。

用于临床安全吗

至于免疫过激问题,谢震表示,目前常用的腺相关病毒的免疫原性比较低,低剂量基本不会引起人体过激反应,病毒 DNA 整合到人类基因组里的几率也比较小,是合适的基因编辑工具递送载体。“我们很高兴能看到这个案例,也相信未来会有更多基因编辑技术用于临床。”谢震说。

“在美国,对于无法治疗的重症,申请方提供大量动物和临床前的试验数据,确保技术安全性,就容易被 FDA 批准进行人体的试验研究,尤其是对于比较新的基因及细胞治疗等技术而言。”杨光华说。

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