|
自2012年誕生以來，由細菌/古菌的防御系統(tǒng)改造而來的CRISPR基因編輯技術(shù)就吸引了全世界科學(xué)家的目光，在CRISPR技術(shù)的幫助下，人們得以快速精準地操縱基因、改變生命。擺脫遺傳病、攻克癌癥...這些曾經(jīng)遙不可及的夢想從此變得觸手可及。2020年10月，CRISPR基因編輯迎來高光時刻，這一技術(shù)誕生僅8年就獲得了諾貝爾獎的肯定。此后，CRISPR基因編輯在臨床治療上取得一系列里程碑進展，尤其是2021年6月《新英格蘭醫(yī)學(xué)期刊》NEJM 發(fā)表了世界首個體內(nèi)CRISPR基因編輯療法的臨床試驗結(jié)果【1】。諾獎得主詹妮弗·杜德娜（Jennifer Doudna）創(chuàng)立的 Intellia Therapeutics 開發(fā)的治療轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白淀粉樣變性（ATTR）的CRISPR基因編輯療法，在6名患者的臨床試驗中安全有效。這也讓全世界看到了CRISPR基因編輯技術(shù)在治療遺傳病的強大威力和前景。隨著CRISPR技術(shù)在遺傳病領(lǐng)域一路過關(guān)斬將，越來越多的科學(xué)家和醫(yī)藥公司開始探索CRISPR在癌癥治療領(lǐng)域的應(yīng)用。
早在2016年6月，四川大學(xué)華西醫(yī)院的盧鈾教授開始進行CRISPR基因編輯T細胞治療癌癥的1期臨床試驗，于2016年10月28日完成了世界首例基因編輯細胞人體注射。該研究也于2020年4月28日發(fā)表于國際頂尖醫(yī)學(xué)期刊 Nature Medicine 【2】。這項1期臨床試驗證實了CRISPR基因編輯非小細胞肺癌患者的T細胞的PD-1基因進行癌癥治療的安全性和可行性。我們都知道，CAR-T細胞療法是癌癥治療利器，在多種血液類癌癥中展現(xiàn)了讓人印象深刻的強大效果。然而，這種提取患者自身T細胞并進行改造的細胞療法由于復(fù)雜的流程和高度定制化，導(dǎo)致價格及其高昂，數(shù)十萬美元的天價極大地限制了CAR-T療法的應(yīng)用。
為了解決CAR-T療法的這些問題，許多科學(xué)家和醫(yī)藥公司開始開發(fā)基于CRISPR基因編輯的現(xiàn)貨型CAR-T療法（off-the-shelf CAR-T），通過CRISPR基因編輯技術(shù)改造T細胞，有望實現(xiàn)讓細胞治療從一個自體移植的復(fù)雜療法變成一個異體移植的藥物。在這方面，Allogene Therapeutics 和諾獎得主 Jennifer Doudna 創(chuàng)立的 Caribou Biosciences 發(fā)展最為迅速，這兩家公司已經(jīng)上市，且均已開展相關(guān)臨床試驗。然而，最近一名淋巴瘤患者在接受 Allogene 公司的經(jīng)過基因編輯的抗CD19 CAR-T候選藥物ALLO-501A治療后，他的所有血細胞系都減少了，活檢分析發(fā)現(xiàn)他的體內(nèi)出現(xiàn)了具有染色體異常的抗CD19 CAR-T細胞。由于染色體異?？赡軐?dǎo)致癌癥發(fā)生，考慮到這種嚴重的潛在風(fēng)險，F(xiàn)DA暫停了Allogene 公司的所有CAR-T臨床試驗。受此消息影響，Allogene 公司股價暴跌46%。到目前為止，這些細胞為何會出現(xiàn)染色體異常仍然不得而知，可能在基因編輯過程中或在細胞快速擴增時出現(xiàn)了染色體異常。Allogene 公司的這項臨床試驗是使用是TALEN編輯技術(shù)對T細胞進行基因編輯，不管是TALEN還是CRISPR，涉及對染色體上DNA進行修改的技術(shù)都會面臨這些問題，這也給現(xiàn)貨型CAR-T療法整個領(lǐng)域帶來了挫折。不僅是 Allogene 公司股價暴跌，同樣做現(xiàn)貨型CAR-T療法的 Cellectis 公司和 Caribou Biosciences 公司股價也隨之大跌。這也潛在風(fēng)險也讓人們對基因編輯的未來產(chǎn)生了擔憂，幾家上市的CRISPR基因編輯公司股價也開始下跌。Caribou Biosciences 公司股價下跌15%Intellia Therapeutics公司股價下跌10%CRISPR基因編輯是一個優(yōu)美的工具，然而，這個工具絕非完美，自誕生時起，CRISPR就伴隨著脫靶性的擔憂。實際上，隨著基因編輯技術(shù)的優(yōu)化，脫靶性已不是其面臨的最大問題，而更多的風(fēng)險因素逐漸開始暴露。2021年4月12日，哈佛醫(yī)學(xué)院 David Pellman 團隊等在 Nature Genetics 期刊發(fā)表論文【3】。通過單細胞全基因組測序，發(fā)現(xiàn)CRISPR-Cas9基因編輯會破壞細胞核結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致微核和染色體橋的出現(xiàn)，最終導(dǎo)致染色體碎裂。這項研究表明，我們對CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的安全風(fēng)險及相關(guān)機制的認識仍有欠缺，在CRISPR基因編輯技術(shù)的安全性評估上還需謹慎。在此之前，有多項研究發(fā)現(xiàn)了CRISPR基因編輯可能存在的多種潛在風(fēng)險。2018年6月12日，Nature Medicine 期刊背靠背發(fā)表兩篇論文【4、5】，指出CRISPR-Cas9基因編輯能夠激活p53引起的DNA損傷，這意味著，正常的p53基因會抑制CRISPR-Cas9基因編輯，也就是成功被編輯的細胞的p53基因很可能是有缺陷的，細胞癌變風(fēng)險提高，如果將通過CRISPR/Cas9基因編輯的細胞用于治療，將會有潛在致癌性風(fēng)險。2018年8月8日，Nature 的一篇論文指出【6】，CRISPR/Cas9基因編輯后的小鼠受精卵中出現(xiàn)頻繁的大量堿基缺失（千堿基量級）。
2019年1月28日，Nature Medicine 的一篇論文則指出【7】，人體預(yù)先存在針對Cas9蛋白的免疫應(yīng)答，這雖然不是安全問題，但會影響CRISPR基因編輯的療效。這篇 Nature Genetics 的論文指出，CRISPR-Cas9基因編輯過程中引入的DNA雙鏈斷裂，可能導(dǎo)致染色體碎裂，這是一種極具破壞性的基因組重排形式，可能會進一步導(dǎo)致致癌融合蛋白的出現(xiàn)或特定基因表達失調(diào)。但目前所有CRISPR基因編輯領(lǐng)域臨床療法開發(fā)的公司都還沒有考慮這個問題。David Pellman 指出，目前研究的最多的治療鐮狀細胞病和地中海貧血的CRISPR療法，是在體外通過CRISPR-Cas9基因編輯CD34+造血干細胞，然后再回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，他們估計回輸?shù)难毎杏猩习偃f個細胞存在CRISPR-Cas9導(dǎo)致的微核，具有染色體碎裂的風(fēng)險。目前，前全世界CRISPR-Cas9治療的人還非常少，隨著CRISPR療法的普及，導(dǎo)致嚴重不良事件的基因毒性問題很可能隨之出現(xiàn)。當然，這些研究并不為了減緩CRISPR的發(fā)展，而是讓人們知道和重視CRISPR基因編輯存在的新的潛在風(fēng)險。基因編輯在臨床應(yīng)用最基礎(chǔ)的要求就是準確性與安全性。作為涉及DNA層面的遺傳操作，基因編輯的副作用對病人造成的傷害無疑是可怕的，因此基因編輯技術(shù)進入臨床使用需要慎之又慎。對于準確性來說，CRISPR基因編輯技術(shù)自誕生以來，脫靶效應(yīng)始終令人擔憂，脫靶性通常是由于對DNA的錯誤切割造成的，除了提高CRISPR系統(tǒng)靶向的精準性以外，開發(fā)DNA切割活性喪失的dCas9，以及不依賴DNA雙鏈斷裂的單堿基編輯器也重要的方向。對于安全性來說，人體對細菌來源的Cas9蛋白的免疫原性反反應(yīng)，CRISPR-Cas9激活p53引起的DNA損傷，引起染色體大片段缺失，以及引起p53失活突變的富集等等，都是CRISPR在人體上應(yīng)用的巨大障礙。近幾年，CRISPR基因編輯臨床試驗陸續(xù)開展，一些臨床試驗也展現(xiàn)了良好的效果。這表明，CRISPR基因編輯在人體上的應(yīng)用已沒有不可逾越的障礙，我們需要做的就是解決這些已發(fā)現(xiàn)的問題，為發(fā)展出安全和有效的人類基因編輯臨床應(yīng)用方案而努力。1. https://www./doi/full/10.1056/NEJMoa21074542. https://www./articles/s41591-020-0840-53. https://www./articles/s41588-021-00838-74. https://www./articles/s41591-018-0049-z5. https://www./articles/s41591-018-0050-66. https://www./articles/s41586-018-0380-z7. https://www./articles/s41591-018-0326-x8. https://www./articles/d41587-021-00017-39. https://www./biotech/fda-stops-all-allogene-s-car-t-trials-over-safety-scare-raising-questions-about-future-gene
|
