基因編輯技術(shù)真是讓人驚喜不斷！最新發(fā)表在Nature Biotechnology雜志上的一項研究中，科學(xué)家們首次利用基因編輯技術(shù)讓成年猴大部分肝細(xì)胞中的一種基因“失效”，從而降低了實驗動物的血液膽固醇水平。Science雜志的報道稱，這一基因療法將為心臟病患者帶來希望。

圖片來源：Nature Biotechnology

事實上，基因編輯靈長類動物并不新鮮。早在幾年前，中國科學(xué)家就已經(jīng)用著名的“DNA剪刀”CRISPR編輯了猴的胚胎，以產(chǎn)生具有改良基因組的動物模型，用于疾病研究。更具爭議的是，研究人員還用CRISPR修復(fù)了早期人類胚胎中的致病基因。

除CRISPR外，一家名為Sangamo Therapeutics的公司還利用一種更古老的基因編輯工具——ZFN（zinc finger nucleases）敲除了HIV患者某些細(xì)胞中的一種基因，以幫助他們抵抗病毒。這種療法被稱為“體外治療”，因為它涉及在培養(yǎng)皿中編輯患者的血細(xì)胞，再將被處理的細(xì)胞回輸?shù)交颊唧w內(nèi)。

不過，醫(yī)生和研究人員對基因編輯技術(shù)的期待遠(yuǎn)不只“體外治療”。他們希望以其他方式將CRISPR和其他基因組編輯工具直接遞送到患者體內(nèi)，以糾正突變基因或治療疾病，也就是實現(xiàn)所謂的“體內(nèi)治療”。舉例來說，Sangamo公司已經(jīng)啟動了一項小型臨床試驗：遞送核酸酶（nucleases）到患者體內(nèi)，以引導(dǎo)新的基因到達(dá)患者小部分肝細(xì)胞中的特定位置，從而使得患者能夠產(chǎn)生一種所需蛋白。

在這項新研究中，長期從事基因治療研究的賓夕法尼亞大學(xué)的James Wilson及其同事想要靶向一種名為PCSK9的基因。該基因表達(dá)的蛋白質(zhì)阻礙了有害的低密度脂蛋白（low-density lipoprotein，LDL）膽固醇從血液中移除，而高水平的LDL膽固醇會增加一個人患心臟病或中風(fēng)的風(fēng)險。目前，已有許多公司開發(fā)出抑制PCSK9蛋白以及降低LDL膽固醇的藥物。

基因編輯工具——meganuclease

具體來說，Wilson的實驗室使用的是腺相關(guān)病毒（adeno-associated viruses，AAV），這類病毒被廣泛應(yīng)用于基因療法中，作用是遞送基因編輯工具到細(xì)胞中。起初，他的團(tuán)隊是利用AVV遞送被設(shè)計用于切割PCSK9基因的CRISPR，不過，雖然這種方法在小鼠中成功了，但在猴子（rhesus macaques）身上卻失敗了。因此，研究人員隨后改用AAV遞送另一種基因編輯工具——meganuclease。令人興奮的是，meganuclease的效果非常好。

Meganucleases were used to disable a gene in the livers of rhesus macaques.

LAGUNA DESIGN/SCIENCE SOURCE

4個月后，6只被處理的獼猴中，多達(dá)64%的肝細(xì)胞PCSK9基因被敲除了。在最高劑量下，動物的PCSK9蛋白血液水平降低了84%，LDL膽固醇水平降低了60%。此外，被編輯過的細(xì)胞會停止產(chǎn)生meganuclease，盡管原因還不清楚，但研究人員表示，這是件好事，因為多余的酶（meganuclease）會導(dǎo)致不必要的編輯。

這些成果于7月9日以“Meganuclease targeting of PCSK9 in macaque liver leads to stable reduction in serum cholesterol”為題發(fā)表在Nature Biotechnology上。

需要注意的是，研究還發(fā)現(xiàn)，meganuclease治療導(dǎo)致了肝臟酶水平升高，這表明機(jī)體對這類療法產(chǎn)生了免疫反應(yīng)。但Wilson表示，這并不意外，因為meganuclease這一分子來自海藻，哺乳動物會將其識別為一種“外來蛋白”。同時，meganuclease還在PCSK9基因以外的位點進(jìn)行了切割，這可能會導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。

盡管如此，Wilson認(rèn)為，隨著技術(shù)的改進(jìn)，這種PCSK9基因編輯療法可以被提供給那些不能耐受阻斷PCSK9蛋白的藥物（drugs that block the PCSK9 protein）的高膽固醇心臟病患者。同時，這類療法還有望用于治療代謝疾病，如淀粉樣變性（該疾病中，肝臟基因產(chǎn)生的缺陷蛋白會積累并損傷機(jī)體）。

圖片來源：默克官網(wǎng)

“競爭對手”已出現(xiàn)

賓夕法尼亞大學(xué)心臟病學(xué)家和遺傳學(xué)家Kiran Musunuru說：“這是一項非常棒的工作，它是首批證明基因編輯工具能夠在非人類靈長類動物中被高效使用的研究之一。”

不過，Musunuru和其他科學(xué)家認(rèn)為，Wilson的這種方法是有“競爭對手”的。近日，致力于CRISPR技術(shù)應(yīng)用開發(fā)的Intellia Therapeutics公司宣布，他們成功利用包含CRISPR RNA的納米粒子讓基因編輯工具進(jìn)入肝細(xì)胞中，最終使得猴子中導(dǎo)致淀粉樣變性的蛋白質(zhì)transthyretin的水平降低了80%。

MIT的分子遺傳學(xué)家Daniel Anderson認(rèn)為，雖然Wilson的研究是令人興奮的，但與AAV相比，納米粒子可能能夠提供許多安全優(yōu)勢。不過，現(xiàn)在就說哪種方法最終會轉(zhuǎn)化為用于人類的療法還為時尚早。

參考資料：1）Gene edited monkeys offerhope for heart disease patients

原標(biāo)題：NBT突破成果：基因編輯再創(chuàng)“首次”，這次造福的是心臟病患者！