薛文博士Nature子刊：高效、安全地利用CRISPR治療疾病

　　CRISPR基因組編輯技術使得科學家們能夠剪掉一段特異的DNA序列，用新序列來替代它，其有潛力治愈缺陷基因引起的一些疾病。為了實現這種潛能，科學家們必須找到一種方法安全地將CRISPR機器和校正的DNA拷貝傳送到病變細胞中去。

　　現在麻省理工學院（MIT）的研究人員開發出了一種方法，能夠比以往更有效地傳送CRISPR基因組修復元件，他們相信這種方法也能夠更安全地供人類使用。在小鼠研究中，他們發現能夠在6%的肝細胞中修正引起酪氨酸血癥（tyrosinemia）的突變基因——這樣的效率足以治愈罹患這種罕見肝病的小鼠。突破性的成果發布在2月1日的《自然生物技術》（Nature Biotechnology）雜志上。

　　麻省大學醫學院分子醫學助理教授薛文（Wen Xue），及MIT化學工程系副教授、Koch綜合癌癥研究所及醫學工程學與科學研究所(IMES)成員Daniel Anderson是這篇論文的共同資深作者。薛文博士早年畢業于南京大學，在麻省理工學院攻讀博士后。其實驗室的主要研究興趣是利用小RNA工具，例如 RNAi介導的沉默及CRISPR/Cas9介導的基因組編輯來開發出肝癌和肺癌遺傳模型。

　　2014年，薛文博士曾作為主要作者在Nature雜志上發表論文，他與麻省理工學院的同事們一起，采用CRISPR基因編輯系統將致癌突變導入到了成年小鼠肝臟中，由此構建出了小鼠癌癥模型。

　　Anderson說：“新研究結果令我們感到非常興奮，因為它讓我們覺得這是一個可用來治療一系列疾病——不僅是酪氨酸血癥，還有其他疾病的基因修復系統。”

　　在這項新研究中，薛文、Anderson和同事們開發出了一種組合的納米顆粒及病毒傳遞系統來傳送CRISPR修復機器。首先，他們構建出了由脂質和編碼Cas9酶的信使RNA (mRNA)構成的一種納米顆粒。其他兩個元件：RNA導向鏈和校正基因DNA被嵌入到基于腺相關病毒（AAV）的重編程病毒顆粒中。

　　研究人員在使用脂質納米顆粒的前一周首先給肝細胞注入了病毒，使得這些細胞有時間開始生成RNA向導鏈和DNA模板。當注入攜帶Cas9 mRNA鏈的納米顆粒時，這些細胞開始生成Cas9蛋白質，不過這只能持續數天因為mRNA最終會降解。這一時間長度足以完成基因修復，也防止了cas9 繼續逗留于細胞中，潛在地破壞細胞基因組的其他部分。

　　Anderson說：“一些人擔心，如果讓Cas9在細胞中存留太長的時間，有可能會導致一些基因組不穩定。我們認為使用mRNA納米顆粒通過確保Cas9酶不會存在太長的時間，而提高了安全系數。”

　　高精度

　　利用這種新方法，每16個細胞中約有1個獲得基因糾正，相比于2014年的研究提高了15倍的效率。研究人員還發現相比于將Cas9基因整合到細胞基因組中去的一些方法，新方法造成的脫靶DNA切割較少。

　　論文的主要作者、Koch綜合癌癥研究所Hao Yin說：“我們進行了全基因組分析，證實我們獲得了極高水平的打靶效應，而幾乎沒有脫靶效應。”

　　Anderson實驗室已構建出了一些相似的納米顆粒，現正在臨床開發中。由于AAV病毒顆粒現已在一些臨床試驗中用于其他用途，研究人員樂觀地認為這一CRISPR傳遞方法可以用于人類，不過還需要開展更多的研究來證實這一點。

　　研究人員已為這一技術申請了ZL，他們認為可以利用它來治療各種疾病，尤其是肝臟疾病。“在一些代謝疾病和其他的肝病中如果你能夠修復突變基因，你就真的能夠影響這些患者的健康，”Anderson說。

　　論文的作者之一、Koch研究所教授Robert Langer說：“看到我們的研究團隊開發出這一新的CRISPR傳遞方法真是令人感到興奮，我相信其有潛力造成深遠的影響。”

　　CRISPR介導的遺傳修復為人類基因治療提供了一條新思路，當前世界各地的研究小組都在竭力地探索及開發CRISPR的臨床治療潛力。

　　在2015年12月31日的《科學》（Science）上，三個獨立研究小組提供了初步的研究證據表明，通過編輯一個與肌肉功能相關的基因，修復杜氏肌營養不良癥小鼠的一些肌肉功能，可以治愈這一遺傳性疾病。這標志著第一次在完全發育的活體哺乳動物中CRISPR采用一種有潛力轉化為人類療法的策略，成功治療了一種遺傳疾病。

　　此外，來自北京大學的研究人員近期報道稱，他們用雙gRNAs導向CRISPR/Cas9系統抑制了乙型肝炎病毒復制。研究結果表明，CRISPR /Cas9系統可以有效破壞HBV表達模板，且沒有明顯的細胞毒性。它有可能是在慢性HBV感染患者中根除持續存在的HBV cccDNA的一種潛在的方法。