背景介绍
在医学领域，基因治疗(genetherapy)是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿缺陷和异常基因引起的疾病，以达到治疗目的。也包括转基因等方面的技术应用。也就是将外源基因通过基因转移技术将其插入病人的适当的受体细胞中，使外源基因制造的产物能治疗某种疾病。修改人类DNA的第一次尝试是由MartinCline在年进行的，但是由美国国立卫生研究院批准的第一次成功的人类核基因转移是在年5月进行的。在年至年2月期间，进行了2,多项临床试验，其中一半以上处于第一阶段。并非所有引入患者基因组成改变（如骨髓移植和器官移植可将外源DNA引入患者体内）的医疗程序都可视为基因治疗。
iNature
年9月11日，北京大学邓宏魁研究组、医院第五医学中心陈虎研究组及首都医科医院吴昊研究组合作在顶级医学期刊NEJM在线发表题为"CRISPR-EditedStemCellsinaPatientwithHIVandAcuteLymphocyticLeukemia"的研究论文，该研究建立了基于CRISPR在人成体造血干细胞上进行CCR5基因编辑的技术体系，实现了经基因编辑后的成体造血干细胞在人体内长期稳定的造血系统重建。在成体造血干细胞上的基因编辑并不会对其他组织器官及生殖系统产生影响。该工作初步证明了基因编辑的成体造血干细胞移植的可行性和在人体内的安全性，将会促进和推动基因编辑技术在临床应用领域的发展。先天性肌营养不良1A型（MDC1A），是肌营养不良症的一种，属于遗传性消耗疾病，因编码层黏连蛋白α2的LAMA2基因发生突变导致，之前的研究表明，增加编码层黏连蛋白α1（LAMA1）的表达，可以帮助缓解该疾病小鼠模型的症状，但由于LAMA1基因较大，递送LAMA1基因的常规基因治疗方法难以实现。年7月24日，加医院RonaldD.Cohn团队在Nature杂志发表了题为：Amutation-independentapproachformusculardystrophyviaupregulationofamodifiergene的最新论文。研究人员使用CRISPR-dCas9技术，通过AAV9型病*载体递送，激活LAMA1基因，从而上调了Lama1蛋白的表达，MDC1A疾病模型小鼠在接受这种治疗后，能够预防肌肉消耗和麻痹症状，而且该方法能够帮助已经出现肌营养不良症状的小鼠恢复部分肌肉功能。囊性纤维化是一种威胁生命的遗传性疾病，影响肺部和其他器官，在早期生命中会对身体产生这种破坏性影响。年5月8日，NatureMedicine在线发表题为“Geneeditingfixescysticfibrosisgeneinmicebeforebirth”的报道，指出一个团队在怀孕小鼠的胚胎中使用了基因编辑技术来纠正导致囊性纤维化的囊性纤维化跨膜传导调节因子（Cftr）基因的突变，这对于治疗囊性纤维化遗传疾病迈出了重要的一步；
亨廷顿氏病是一种常染色体显性神经退行性疾病，由亨廷顿基因HTT中的CAG三核苷酸重复扩增引起，导致突变亨廷顿蛋白。IONIS-HTTRx（以下称为HTTRx）是一种反义寡核苷酸，设计用于抑制HTT信使RNA，从而降低突变亨廷顿蛋白的浓度。年5月6日，SarahJ.Tabrizi等人在新英格兰医学杂志NEJM在线发表题为“TargetingHuntingtinExpressioninPatientswithHuntington’sDisease”的临床研究论文，该研究进行了一项随机，双盲，多次递增剂量的1-2a期试验，该试验涉及患有早期亨廷顿舞蹈病的成年人。患者以3：1的比例随机分配接受HTTRx或安慰剂作为每4周一次鞘内注射，共给药4次。主要终点是安全性，次要终点是脑脊液中的HTTRx药代动力学。预先指定的探索终点包括脑脊液中突变亨廷顿蛋白的浓度。该研究发现对患有早期亨廷顿病的患者鞘内施用HTTRx并未伴有严重的不良事件。该研究观察到突变亨廷顿蛋白浓度的剂量依赖性降低。另外，新英格兰医学杂志NEJM发表了“OligonucleotideTreatmentforHuntington’sDisease”的点评文章，高度赞赏该研究成果，同时也提到该研究暂时是经过适当设计，以确定这种干预是否具有临床意义的影响。挑战是不仅要为北美和欧洲的患者提供安全，有效和负担得起的治疗，还要为全世界的亨廷顿病患者提供安全，有效和负担得起的治疗；
X连锁肌小管性肌病（X-linkedmyotubularmyopathy），是由编码肌微管素的MTM1基因缺陷引起的一种罕见遗传病。该疾病为X染色体隐性遗传病，因此患者绝大多数为男性（女性须两条X染色体尚的MTM1基因均突变才会发病，而男性只有一条X染色体，MTM1基因突变即发病）。年5月1日，在美国基因与细胞疗法协会（ASGCT）年会上，加州大学洛杉矶分校的神经学家PerryShieh通过视频展示了他们最新的基因治疗研究成果，该成果得到了参会人员的热烈鼓掌；总的来说，经过48周的AAV病*治疗后，所有的9名男孩都有更好的神经肌肉功能，有4人可以独立坐着，有4人可以不需要呼吸机而独立自主呼吸，有3人可以在辅助下走路，还有些人第一次发出了声音；
X连锁严重联合免疫缺陷症（SCID-X1）是一种罕见的，威胁生命的疾病，由编码共同γ链的基因突变引起（基因IL2RG），该基因是淋巴细胞的发育和功能所必需。由于细胞和体液免疫缺陷，在生命的最初几个月内机会性感染会大大增加。实验室研究通常表明缺乏T细胞，自然杀伤（NK）细胞和功能性B细胞。总而言之，在先前的研究中，用γ-逆转录病*载体进行的自体基因治疗未能重建B细胞和NK细胞免疫，并且由于载体相关的白血病而复杂化。年4月18日，EwelinaMamcarz等人在国际顶级医学期刊新英格兰医学杂志NEJM在线发表题为“LentiviralGeneTherapyCombinedwithLow-DoseBusulfaninInfantswithSCID-X1”的临床研究论文，该研究，对8名新诊断的SCID-X1婴儿进行了低暴露，有针对性的白消安治疗后，对慢病*载体（携带IL2RG互补DNA）转移至患者骨髓干细胞中，而后回输至患者体内，进行了双中心1-2期安全性和功效研究。该研究表明，成功使用慢病*载体与低暴露，白消安调节作为新诊断SCID-X1婴儿的主要治疗方法。这种方法导致广泛的免疫重建和多种谱系的免疫细胞出现，包括T细胞，B细胞，NK细胞，my-eloid细胞和骨髓祖细胞。此外，在大多数情况下实现了T细胞和NK细胞的快速重建，并且在该中期分析时总体安全性是有利的；
年1月23日，EditasMedicine公司（创始人为张锋）的MorganL.Maeder等人在顶级医学期刊NatureMedicine杂志发表题为：Developmentofagene-editingapproachtorestorevisionlossinLebercongenitalamaurosistype10的研究论文；该研究使用EditasMedicine公司开发的编号为EDIT-的CRISPR/Cas9基因疗法，该疗法巧妙地去除由CEP基因中的IVS26突变产生的异常剪接供体，从而恢复正常的CEP基因表达，成功恢复了Leber先天性黑蒙症10型的视力。这一成果也表明基于CRISPR的基因编辑疗法在治疗遗传疾病方面的可行性；
年7月5日，Adams等人在新英格兰医学杂志NEJM在线发表题为“Patisiran,anRNAiTherapeutic,forHereditaryTransthyretinAmyloidosis”的研究论文，该论文揭示了patisiran改善了遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性的多种临床表现；Benson等人在新英格兰医学杂志在线发表题为“InotersenTreatmentforPatientswithHereditaryTransthyretinAmyloidosis”的研究论文，该论文揭示了Inotersen改善了遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性患者的神经系统疾病和生活质量；同时这一期的新英格兰医学杂志发表了题为“OligonucleotideDrugsforTransthyretinAmyloidosis”的点评，高度赞赏这2个临床试验，认为Adams等人和Benson等人的试验代表了一个里程碑：他们一起表明，通过使用全身给药的寡核苷酸药物，可以减缓并可能改善周围神经系统疾病的进展速度；
年4月19日，哈佛医学院Leboulch等研究组在新英格兰医学杂志NEJM发表题为“GeneTherapyinPatientswithTransfusion-Dependentβ-Thalassemia”的研究论文，该研究论文用BB载体转导的自体CD34+细胞的基因治疗减少或消除了对22名患有严重β地中海贫血的患者长期红细胞输血的需要，而没有与药物产品相关的严重不良事件。这也是为基因治疗拉开了新篇章，给基因治疗领域极大的鼓舞作用。由于这研究具有里程碑的意义，新英格兰医学杂志的给予了高度赞赏，出版了专门的点评文章。
1.患者白血病症状完全缓解，可适度抑制HIV的感染
自二十世纪八十年代以来，艾滋病造成了重大的公共卫生问题和社会问题。年，艾滋病领域研究取得了里程碑式进展，HIV入侵T细胞的主要共受体CCR5被发现（邓宏魁教授是主要发现者之一）。随后的研究发现，CCR5基因呈缺陷型（CCR5-Δ32）的人群不会被R5嗜性HIV病*感染。年，一名同时患有白血病和艾滋病的“柏林病人”在接受具有CCR5-Δ32突变的造血干细胞移植后，血清中的HIV病*得到有效清除，实现了艾滋病的“功能性治愈”。因此，通过基因编辑敲除成体造血干细胞上CCR5基因，再将编辑后的细胞移植到艾滋病患者体内有可能成为“功能性治愈”艾滋病的新策略。如何在造血干细胞中进行高效基因编辑一直是该领域实现临床应用的关键瓶颈。年，邓宏魁研究组建立了利用CRISPR/Cas9进行人造血干细胞基因编辑的技术体系。经过基因编辑后的人造血干细胞在动物模型中长期稳定地重建人的造血系统，其产生的外周血细胞具有抵御HIV感染的能力，该研究成果发表在《MolecularTherapy》杂志。为了实现该技术在临床上的应用，在此基础上进行了一系列的优化：1）建立了能进行基因编辑造血干细胞的预处理培养方法；2）通过非病*转染的方式将Cas9-gRNA核糖核蛋白复合体递送进细胞，规避了外源DNA的引入；3）缩短了Cas9在细胞内的持续时间，从而极大的降低了脱靶效应；4）引入了配对的gRNA策略，并对使用的gRNA进行了截短及修饰，在提高基因编辑效率的同时也降低脱靶效率。基于此优化技术体系，在通过原解放*第医院伦理委员会审批后，该研究组进行了ClinicalTrials.gov网站上临床研究注册（NCT）。研究组将CCR5敲除后的供者来源的CD34+成体造血干细胞回输到患有白血病合并艾滋病的患者体内，进行了长达两年的移植重建及基因编辑效果的评价。研究结果发现：1）在供者来源的CD34+细胞上实现了17.8%的CCR5基因敲除效率；2）移植后4周，患者白血病处于完全缓解状态，供者型骨髓细胞嵌合率达%；3）经过长达19个月的随访发现，患者白血病处于持续完全缓解状态，供者型细胞完全嵌合，骨髓细胞中能够持续检测到CCR5基因编辑；4）为了初步探索治疗的有效性，对该患者短暂停止服用抗HIV病*药物。在短暂停药期间，CCR5基因编辑的T细胞表现出一定程度抵御HIV感染的能力；5）19个月的观察中并未发现基因编辑造成的脱靶及其他副作用。这些结果表明，基于CRISPR的成体造血干细胞基因编辑技术能够在患者体内实现长期稳定的基因编辑效果，经过编辑后的成体造血干细胞能够长期重建人的造血系统。基因编辑的造血干细胞移植流程图
在成体造血干细胞上的基因编辑只局限在造血干细胞及其分化产生的血细胞中，而不会对其他组织器官及生殖系统产生影响。以CRISPR为代表的基因编辑技术在疾病的治疗上具有极大的应用潜力，有望为艾滋病、镰刀型贫血、血友病、β地中海贫血等血液系统相关疾病的治疗带来新的曙光。本研究针对基因编辑安全性和有效性进行了一系列的优化，首次在人体内探索了基因编辑的造血干细胞移植的可行性和安全性，对于推动基因编辑技术治疗多种疾病的临床研究具有重要参考价值。在今后的研究中，进一步提高基因编辑效率及优化移植方案，有望加速基因编辑造血干细胞移植技术向临床疾病治疗转化进程。本工作获得了北京市科学技术委员会基金及天然药物及仿生药物国家重点实验室等基金的大力支持。北京大学邓宏魁教授，医院第五医学中心陈医院吴昊教授为该论文的共同通讯作者。徐磊博士、王*博士、博士生刘宇林及谢良福为该论文的共同第一作者。北京大学李程教授，博士生王龙腾为该研究做出了重要贡献。陈虎教授是全国造血干细胞移植领域的领*人物，在该研究中起到了关键作用。不幸的是，陈虎教授于年7月24日因病逝世，这项工作的发表也是对陈虎教授最真挚的缅怀！注：解析参考北大生科