打通基因編輯治療最后一公里
把“基因剪刀”安全送進體內
1月12日，《自然·生物技術》雜志發(fā)表了上海交通大學系統(tǒng)生物醫(yī)學研究院蔡宇伽教授和復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院洪佳旭副主任醫(yī)師在基因編輯治療領域取得的重大突破：他們研發(fā)出一種能將基因編輯工具遞送到體內的原創(chuàng)技術，首次在動物體內清除了潛伏在三叉神經節(jié)內的單純皰疹病毒(HSV)，有望用基因療法治愈病毒性角膜炎。
新技術有效性獲得動物實驗驗證
基因編輯技術發(fā)展至今已有近30年的歷史，為從根本層面上解決疾病成因提供了可能性。要能實現精確的基因編輯以達到治療效果，不僅需要合適的基因編輯工具，更需要高效且瞬時的遞送技術，將工具準確地引導至作用靶點，以確保治療的安全性和有效性。
“目前，相對于基因編輯工具的快速進化，遞送技術的發(fā)展卻極其緩慢而困難。”蔡宇伽表示，他們研發(fā)出全球首創(chuàng)的基因治療遞送載體——類病毒體-mRNA(VLP-mRNA)。作為一種慢病毒載體，它可以高效感染幾乎所有的細胞，而其中的非病毒成分mRNA又具備瞬時表達的特點。該技術解決了對體細胞進行基因編輯治療的最大技術瓶頸——遞送技術，有望打通基因編輯體內治療的最后一公里。
HSV的唯一自然宿主就是人類。因此，HSV在人群中的感染極為普遍，至今仍是尚未被攻克的醫(yī)學難題。HSV根據抗原特性不同可分為HSV-1和HSV-2兩種血清型，若眼角膜被HSV-1感染，會引起皰疹性基質性角膜炎(HSK)，成為導致感染性失明的首要原因。
部分病毒性角膜炎患者能通過接受移植恢復角膜透明，但移植后容易復發(fā)。在全球范圍內，估計每年有150萬個角膜HSV復發(fā)案例，至少造成4萬人失明。如何在保證安全的基礎上，直接降解病毒的基因組，甚至從根源上“剔”除潛伏的HSV，就成了亟待解決的問題。
HSV-1在角膜上皮原發(fā)性感染并生產復制后，會沿逆行方向通過眼神經到達三叉神經節(jié)。在那里，它們建立了一個病毒貯庫。一旦重新激活，疾病便會復發(fā)和惡化。利用該遞送技術，蔡宇伽和洪佳旭團隊進行了CRISPR基因編輯治療病毒性角膜炎的臨床前研究，在急性和復發(fā)感染的小鼠模型中實現了從角膜到三叉神經節(jié)的逆行運輸，成功將潛藏在神經節(jié)的HSV-1病毒庫清除。研究團隊將這項治療技術命名為“HELP”。
可降低基因編輯脫靶風險
隨著基因編輯工具的不斷發(fā)展，如何將這些工具更好地遞送進入病灶內，并降低這些工具在細胞中產生的長期風險，成為基因治療領域日益凸顯的新挑戰(zhàn)。研究團隊此次開發(fā)的新技術，創(chuàng)新性地將病毒顆粒(VLP)和基因編輯工具的遞送結合起來，在病毒性角膜炎的動物模型中實現了有效且安全的基因編輯。
“新技術不僅解決了傳統(tǒng)遞送平臺存在的尺寸限制，且將基因編輯工具的表達載體由長期存在的DNA替換成了瞬時表達的mRNA，極大地提高了工具使用的靈活性和安全性。”阿斯利康(瑞典)基因治療項目高級科學家李松沅博士評價道。
這一原創(chuàng)性基因治療技術，已經獲得細胞水平、動物水平到捐獻者角膜等臨床前研究的可靠性論證。HELP技術以mRNA的形式完成“基因剪刀”(CRISPR/Cas9)的遞送，使得基因編輯酶Cas9在體內的停留時間很短，可最大限度地降低脫靶風險、減少免疫反應。這些結果都有力地支持了HELP作為一種新的抗病毒療法的臨床潛力，將幫助基因編輯真正用于體內治療。
“新遞送技術在動物模型上治愈病毒性角膜炎，已經得到驗證。但該技術對人類效果如何，還需深入研究。”蔡宇伽告訴記者。
考慮到眼部器官的相對獨立性、病毒性角膜炎的無法治愈性和疾病與技術的適配性，研究團隊決定繼續(xù)開展合作。目前，在復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院倫理委員會的論證及許可下，洪佳旭團隊正在主持開展基于本項技術的初期可控的臨床應用研究。未來或將應用拓展至其他遺傳性眼科疾病的治療上。
關鍵詞： 基因剪刀
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