1972 年，美國生物學(xué)家Theodore Friedmann等人在Science雜志上發(fā)表了一篇被廣泛認為具有劃時代意義的前瞻性評論《基因治療能否用于人類遺傳病？》，他們認為基因治療可以治療某些遺傳病。
到如今，歷史已經(jīng)證明，基因治療在臨床治療遺傳病中具有鼎足之力，目前臨床上用基因治療的疾病，包括血友病，腫瘤，囊性纖維病等等。此外，加上魔剪CRISPR/Cas9基因編輯今年獲得諾貝爾獎，這足以證明基因治療正在影響著整個疾病治療。
腺相關(guān)病毒載體（AAV）
為了解決基因在體內(nèi)不穩(wěn)定的弱勢，通常需要載體技術(shù)對基因進行保護免受降解的風(fēng)險。目前，常用于遞送基因的載體為腺相關(guān)病毒載體（AAV），還有脂質(zhì)體。腺相關(guān)病毒載體是在1960年代開發(fā)出來的，當(dāng)時發(fā)現(xiàn)某些腺病毒載體對患者是具有危險的。它們由單鏈DNA基因組材料制成，可用于多種細胞類型。它們的目的是以預(yù)防遺傳疾病的方式改變DNA。人們認為它們是傳遞遺傳物質(zhì)的安全方法，因為它們在細胞核中定居而不整合到細胞DNA中。該技術(shù)還被FDA批準(zhǔn)用于基因療法。
但是，在小鼠和人類中進行的幾項研究，發(fā)現(xiàn)了將AAV整合與遺傳毒性后果（例如肝癌）聯(lián)系起來的證據(jù)。
載體與癌癥相關(guān)？
近日，美國費城兒童醫(yī)院Denise E. Sabatino等研究人員通過使用AAV載體作為治療血友病犬的基因療法進行了首次綜合調(diào)查。研究結(jié)果發(fā)表在Nature Biotechnology上。
研究人員使用AAV載體對幾只狗進行基因治療，然后研究結(jié)果長達十年。在10年的時間里，他們定期檢查狗的血友病癥狀和AAV治療導(dǎo)致的DNA變化跡象。他們發(fā)現(xiàn)基因療法成功治愈了血友病犬，但他們也發(fā)現(xiàn)AAV載體已進入犬DNA中。即發(fā)現(xiàn)插入的基因組鏈與狗的自然基因組之間存在整合。
研究人員還發(fā)現(xiàn)這種整合導(dǎo)致狗體內(nèi)某些部位的細胞增殖，有可能成為惡性腫瘤。但是，他們在任何一只狗中均未發(fā)現(xiàn)癌癥。然而，他們的確在兩只狗的血液中發(fā)現(xiàn)了凝血因子VIII含量的異常變化，該因子在過去四年中一直保持穩(wěn)定，然后突然升高到更高的水平。該研究結(jié)果增加了人們對AAV基因治療的長期安全性的擔(dān)憂。
圖|AAV F8基因治療的載體，結(jié)果和整合分析
令人興奮的治療效果！
另一邊，在最新發(fā)表在Science Advances上的論文中也表明了，目前，大多數(shù)關(guān)于基因編輯的體內(nèi)研究都依賴于AAV載體將CRISPR成分局部遞送至視網(wǎng)膜或骨骼肌或肝臟。然而，AAV會受到攜帶能力小、免疫應(yīng)答、高劑量時肝毒性和缺乏細胞靶向性的限制。
因此，以色列特拉維夫大學(xué)Dan Peer等人選擇使用脂質(zhì)納米顆粒（LNP）作為CRISPR-Cas9的遞送載體（CRISPR-LNP）用治療癌癥，而且，LNP也是臨床認可的非病毒核酸傳輸系統(tǒng)，能夠遞送量大的有效載荷。這是首次在活體動物中用CRISPR基因組編輯系統(tǒng)治療轉(zhuǎn)移性癌癥的研究。
圖|CRISPR LNP的設(shè)計與構(gòu)建
為了研究使用該技術(shù)治療癌癥的可行性，該研究團隊選擇了兩種最致命的癌癥：成膠質(zhì)細胞瘤和轉(zhuǎn)移性卵巢癌。
膠質(zhì)母細胞瘤是侵襲最強的腦癌類型，診斷后的預(yù)期壽命為15個月，五年生存率僅為3％。研究人員證明，使用CRISPR-LNP進行的單次治療可使膠質(zhì)母細胞瘤腫瘤小鼠的平均預(yù)期壽命增加一倍，從而將其總生存率提高了約30％。
卵巢癌是女性死亡的主要原因，也是女性生殖系統(tǒng)中最致命的癌癥。當(dāng)轉(zhuǎn)移已經(jīng)擴散到全身時，大多數(shù)患者被診斷為處于疾病的晚期。盡管近年來有所進展，但只有三分之一的患者幸存于這種疾病。在轉(zhuǎn)移性卵巢癌小鼠模型中使用CRISPR-LNP進行治療可將其總生存率提高80％。
圖|攜帶OV8的小鼠的治療性基因組編輯
編輯語：
綜上所述，一邊是AVV載體的安全性，一邊是消退癌癥的興奮結(jié)果。綜合考慮，基因治療距離臨床還有一段路要走，畢竟基因治療的發(fā)展也才三四十年，但是我們希望將會是在不久的將來時來臨。
對于科學(xué)，我們深信：科學(xué)沒有止境，只有不斷更新?lián)Q代！
參考文獻：
1. Nguyen, G.N., et al. A long-term study of AAV gene therapy in dogs with hemophilia A identifies clonal expansions of transduced liver cells. Nat Biotechnol (2020).
https://doi.org/10.1038/s41587-020-0741-7
2. Daniel Rosenblum, et al., CRISPR-Cas9 genome editing using targeted lipid nanoparticles for cancer therapy. Science Advances 2020.
DOI: 10.1126/sciadv.abc9450
https://advances.sciencemag.org/content/6/47/eabc9450
