吳昊教授（左）與團隊成(chéng)員在實驗中 供圖/首都(dōu)醫科大學(xué)附屬北京佑安醫院
9月11日，北京大學(xué)-清華大學(xué)生命科學(xué)聯合中心鄧宏魁研究組、首都(dōu)醫科大學(xué)附屬北京佑安醫院吳昊研究組以及解放軍總醫院第五醫學(xué)中心陳虎課題組在《新英格蘭醫學(xué)雜志》（The New England Journal of Medicine）發(fā)表了題爲《利用CRISPR基因編輯的成(chéng)體造血幹細胞在患有艾滋病合并急性淋巴細胞白血病患者中的長(cháng)期重建》（CRISPR-Edited Stem Cells in a Patient with HIV and Acute Lymphocytic Leukemia）的研究論文。這(zhè)意味着中國(guó)科研人員首次完成(chéng)基因編輯幹細胞治療艾滋病和白血病患者。
發(fā)現“治愈”艾滋病重要新策略
自20世紀80年代以來，艾滋病造成(chéng)了重大的公共衛生問題和社會問題。1996年，艾滋病領域研究取得了裡(lǐ)程碑式進(jìn)展，HIV入侵T細胞的主要共受體CCR5被發(fā)現，北大教授鄧宏魁是主要發(fā)現者之一。随後(hòu)的研究發(fā)現，CCR5基因呈缺陷型（CCR5-Δ32）的人群不會被R5嗜性HIV病毒感染。
該研究論文的發(fā)表，意味着中國(guó)科研人員建立了基于CRISPR在人成(chéng)體造血幹細胞上進(jìn)行CCR5基因編輯的技術體系，實現了經(jīng)基因編輯後(hòu)的成(chéng)體造血幹細胞在人體内長(cháng)期穩定的造血系統重建，同時，在成(chéng)體造血幹細胞上的基因編輯并不會對(duì)其他組織器官及生殖系統産生影響。該工作初步證明了基因編輯的成(chéng)體造血幹細胞移植的可行性和在人體内的安全性，將(jiāng)會促進(jìn)和推動基因編輯技術在臨床應用領域的發(fā)展。
研究組緻力突破臨床應用瓶頸
2007年，一名同時患有白血病和艾滋病的“柏林病人”在接受具有CCR5-Δ32突變的造血幹細胞移植後(hòu)，血清中的HIV病毒得到有效清除，實現了艾滋病的“功能(néng)性治愈”。因此，通過(guò)基因編輯敲除成(chéng)體造血幹細胞上CCR5基因，再將(jiāng)編輯後(hòu)的細胞移植到艾滋病患者體内有可能(néng)成(chéng)爲“功能(néng)性治愈”艾滋病的新策略。 如何在造血幹細胞中進(jìn)行高效基因編輯，一直是該領域實現臨床應用的關鍵瓶頸。
2017年，鄧宏魁研究組建立了利用CRISPR/Cas9進(jìn)行人造血幹細胞基因編輯的技術體系。經(jīng)過(guò)基因編輯後(hòu)的人造血幹細胞在動物模型中長(cháng)期穩定地重建人的造血系統，其産生的外周血細胞具有抵禦HIV感染的能(néng)力，該研究成(chéng)果發(fā)表在《Molecular Therapy》（美國(guó)基因與細胞治療協會旗下期刊）上。爲了實現該技術在臨床上的應用，在此基礎上進(jìn)行了一系列的優化。
中華骨髓庫提供适配骨髓
基于此優化技術體系，在通過(guò)原解放軍第307醫院倫理委員會審批後(hòu)，該研究組進(jìn)行了ClinicalTrials.gov網站上臨床研究注冊（NCT03164135）。
據了解，CRISPR/Cas9系統是一種(zhǒng)存在于古細菌中的針對(duì)入侵病毒和質粒的适應性免疫系統，可通過(guò)其gRNA定位于DNA靶序列上的PAM，直接與DNA靶标堿基配對(duì)對(duì)目标基因進(jìn)行剪切以形成(chéng)DSB，随後(hòu)啓動機體的自我損傷修複機制，并産生敲入或敲除的效應。該研究艾滋病患者合并急性淋巴細胞白血病，在接受ART和化療之後(hòu)，研究人員在中華骨髓庫中篩選适配骨髓，在CD34+ HSPC細胞進(jìn)行CCR5基因的CRISPR編輯（達到17.8%的CCR5基因敲除效率）之後(hòu)回輸到患有白血病合并艾滋病的患者體内，并進(jìn)行了長(cháng)達近兩(liǎng)年的移植重建及基因編輯效果的評價。
研究發(fā)現在移植後(hòu)4周，患者白血病處于完全緩解狀态，供者型骨髓細胞嵌合率達100%。經(jīng)過(guò)長(cháng)達19個月的随訪發(fā)現，患者白血病處于持續完全緩解狀态，供者型細胞完全嵌合，骨髓細胞中能(néng)夠持續檢測到CCR5基因編輯。爲了初步探索治療的有效性，對(duì)該患者短暫停止服用抗HIV病毒藥物。在短暫停藥期間，CCR5基因編輯的T細胞表現出一定程度抵禦HIV感染的能(néng)力，在19個月的觀察中并未發(fā)現基因編輯造成(chéng)的脫靶及其他副作用。結果表明，基于CRISPR的成(chéng)體造血幹細胞基因編輯技術能(néng)夠在患者體内實現長(cháng)期穩定的基因編輯效果，經(jīng)過(guò)編輯後(hòu)的成(chéng)體造血幹細胞能(néng)夠長(cháng)期重建人的造血系統。本研究針對(duì)基因編輯安全性和有效性進(jìn)行了一系列的優化，首次在人體内探索了基因編輯的造血幹細胞移植的可行性和安全性，對(duì)于推動基因編輯技術治療多種(zhǒng)疾病的臨床研究具有重要參考價值和臨床意義。
項目獲北京及國(guó)家相關基金支持
同時，北京青年報記者了解到，在成(chéng)體造血幹細胞上的基因編輯隻局限在造血幹細胞及其分化産生的血細胞中，而不會對(duì)其他組織器官及生殖系統産生影響。以CRISPR爲代表的基因編輯技術在疾病的治療上具有極大的應用潛力，有望爲艾滋病、鐮刀型貧血、血友病、β地中海貧血等血液系統相關疾病的治療帶來新的曙光。研究團隊表示，在今後(hòu)的研究中，將(jiāng)進(jìn)一步提高基因編輯效率及優化移植方案，有望加速基因編輯造血幹細胞移植技術向(xiàng)臨床疾病治療轉化的進(jìn)程。
據介紹，此工作獲得了北京市科學(xué)技術委員會基金及天然藥物及仿生藥物國(guó)家重點實驗室等基金的大力支持。北京大學(xué)鄧宏魁教授、解放軍總醫院第五醫學(xué)中心陳虎教授及北京佑安醫院吳昊教授爲該論文的共同通訊作者。徐磊博士、王軍博士、博士生劉宇林及謝良福爲該論文的共同第一作者。北京大學(xué)李程教授、博士生王龍騰爲該研究做出了重要貢獻。陳虎教授是全國(guó)造血幹細胞移植領域的領軍人物，在該研究中起(qǐ)到了關鍵作用。但陳虎教授于2019年7月24日因病逝世，沒(méi)有看到論文的發(fā)表，令人扼腕。
文/本報記者 劉婧 蔣若靜
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