用CRISPR治病尚需時日

　　近日，科學家在美國華盛頓聚集，參加一場專注于基因治療的年度會議。基因治療是一個長期處于掙扎中的領域，最近因在小型臨床試驗中取得的一系列頗有前景的成果而重新贏得尊敬。如今，很多人相信，一種名為CRISPR的強大的新基因編輯技術，將加入到勢頭越來越猛的基因治療大軍中。

　　不過，CRISPR真的作好準備了嗎？《科學》雜志日前就這項新技術的前景和風險進行了探究。

　　關注度日益增加

　　傳統基因治療通過一種相對“蠻力”的基因轉移方法發揮作用。一種無害的病毒或者一些其他形式的載體，將某個基因的良好拷貝運送進細胞中。該拷貝能彌補正引發疾病的有缺陷基因。不過，CRISPR可通過剪下壞DNA并用正確的序列替換它，直接修復有缺陷基因。原則上，這應當比添加新的基因起到更好的作用，因為它排除了外來基因在細胞基因組中的錯誤地方“著陸”并且開啟癌癥基因的風險。通過CRISPR修復的基因將處于該基因天然啟動子的控制之下，因此細胞產生的蛋白產物不會過多或太少。

　　研究人員發布了一些利用CRISPR治療患有遺傳性肝臟疾病和肌肉萎縮癥動物的成功案例。同時，在此次美國基因和細胞治療學會（ASGCT）年會上，出現了更多此類臨床前報告。圍繞CRISPR而起的討論日益增加。今年的ASGCT會議有93篇關于CRISPR的摘要（共768篇），而去年僅有33篇。更重要的是，投資者正涌向CRISPR領域。3家初創公司——Editas醫藥公司、Intellia治療公司和CRISPR治療公司已經吸引了數億美元投資。

　　不過，在被安全、有效地用于修復人類基因前，CRISPR仍有很長的路要走。這對于諸如肌肉萎縮癥和囊胞性纖維癥等大多數疾病來說尤其如此。這些疾病需要在活著的人體內矯正基因，因為如果細胞首先被移除、修復然后再放回去，很少有細胞能存活下來。在體內治療細胞的需求意味著，基因編輯和基因轉移一樣，在運送細胞上面臨著很多相同的挑戰。比如，研究人員必須設計出有效的方法，使正在工作的CRISPR進入人體特定組織。

　　CRISPR還會帶來安全風險。大多數經常提及的問題是，被CRISPR用來斷開特定位置DNA的Cas9酶也會在意料之外的地方進行剪切，從而可能導致癌癥。

　　離臨床更進一步

　　有了這些告誡，人們還需要CRISPR嗎？

　　在基因療法已獲批用于一種罕見代謝障礙的歐洲，監管者正準備批準第二種基因療法，用于一種被稱為重癥綜合性免疫缺陷（SCID）的免疫疾病。在美國，一家公司今年有望獲得批準，推出針對一種名為萊伯先天性黑朦（LCA）的兒童盲眼癥的基因轉移療法。

　　在ASCGT會議上，同藍鳥生物公司合作的研究人員展示了一項后期試驗的臨時數據。結果表明，基因添加可阻止一種毀滅性兒童神經系統疾病——腎上腺腦白質營養不良癥的惡化。最終結果將為獲得監管機構的批準奠定基礎。藍鳥公司還報告了利用基因轉移治療兩種血液疾病——鐮狀細胞疾病和β-地中海貧血癥的試驗，從而使這些療法離臨床更進一步。

　　在治療LCA時，攜帶基因的病毒被直接注射進眼睛。除此以外，這些疾病都是這樣被治療的：移除患者體內的骨髓細胞，將基因添加到細胞中然后重新將細胞注射進患者體內。在一些針對免疫缺陷疾病的早期試驗中，更加安全的新病毒載體已減少了在一部分病人中出現的白血病風險。來自加州大學洛杉磯分校的Donald Kohn表示，研究人員正在尋求“極佳的臨床反應”。

　　盡管Kohn和其他研究人員已利用一種更加老式的基因編輯工具——鋅指核酸酶在一個培養皿的細胞中修復了導致鐮狀細胞疾病和一種SCID的有缺陷基因，但只有一小部分未成熟血細胞的基因最終得以修正，遠低于如今的標準基因轉移法所修改的基因比例。一個原因在于原始血液細胞不會分裂太多。來自意大利米蘭拉菲爾募捐基因治療研究所的Luigi Naldini表示，由于諸如CRISPR等基因編輯方法的效率要比基因添加低很多，因此，對于一些疾病來說，“我認為從基因轉換改為編輯并不存在強有力的理由”。

　　仍存其他問題

　　利用CRISPR剪掉某個基因的一部分而不是修正序列要相對容易。事實上，該策略已在一項阻止艾滋病病毒（HIV）感染的臨床努力中得到測驗，并且利用的是鋅指核酸酶。在這種治療方法中，核酸酶被用于敲除血液細胞中一個名為CCR5的受體基因。HIV利用該受體進入細胞。

　　不過，當CRISPR被用于修正某個基因，而不僅僅是剪掉一些DNA時，它并不能很好地發揮作用。這是因為細胞必須利用一個被稱為同源重組修復（HDR）的過程編輯DNA，而其只在分裂細胞中活躍。不幸的是體內大多數細胞通常并不會分裂。出于這一原因，ASGCT主席、美國國家心肺血液研究所基因治療研究人員Cynthia Dunbar認為，“敲除基因要比敲入基因并修正突變簡單很多。”

　　研究人員正致力于提出突破這一限制的方法。來自馬薩諸塞州布羅德研究所的CRISPR 研究人員Feng Zhang介紹說，針對HDR的基因存在于所有細胞中，問題在于如何將它們開啟。這或許可通過將一些藥物添加到細胞中，另一種方法則是尋找可替代Cas9系統、不依賴于HDR過程的方案。

　　未來任重道遠

　　關于CRISPR，討論最多的安全風險是被期望剪下特定DNA序列的Cas9酶還將刪減基因組的其他部分，而這會帶來增加患癌風險的突變。研究人員正在迅速行動，讓CRISPR變得更具針對性。例如，今年1月，一家實驗室描述了對Cas9進行的可大幅減少脫靶效應的調整。在4月出版的《自然》雜志上，另一個團隊展示了如何讓這種酶在置換單個DNA堿基上更有效率。

　　不過，剪切直接導致的脫靶并非唯一的擔憂。盡管將CRISPR的“組件”作為蛋白或RNA運送進培養皿的細胞中是可行的，但迄今為止，研究人員通常只能利用病毒載體將針對Cas9的DNA運送到細胞中，從而使其在體內的組織中發揮作用。然而，Zhang介紹說，“在10～20年的時間里，這種酶仍將在那里徘徊。”這導致即便是針對性很強的Cas9，也會繼續進行脫靶剪切，而身體也將增加對這種酶的免疫反應。

　　如今，基因療法的專家仍對CRISPR保持著興奮，部分原因在于它能比基因轉移法治療更多遺傳性疾病。其中包括一些被修復的蛋白數量必須得到精確控制的免疫疾病。在其他情況下，比如鐮狀細胞疾病，病人將不會痊愈，除非細胞不再產生有缺陷蛋白。因此，僅添加某個基因是不夠的。

　　在看到自己的領域起起伏伏20多年后，基因治療領域的“老兵們”對利用CRISPR治療疾病的期望仍持謹慎態度。“無論何時出現了新技術，總會有很多人為之興奮。每個人都會覺得，它已作好了明天就能治愈病人的準備。”斯坦福大學基因治療研究人員Mark Kay表示，“但實際上，這肯定需要一段時間。”