新医学时代治疗性基因组编辑(4) - 世界最新医学信息文摘杂志社投稿

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新医学时代治疗性基因组编辑(4)

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摘要：

使用同种异体造血干细胞移植方法可以治愈多种与人类造血干/祖细胞相关的遗传性疾病，如镰刀细胞性疾病、β地中海贫血、重症联合性免疫缺陷和慢性肉芽肿疾病。在这些类型疾病的同种异体造血干细胞移植应用中，造血系统可以用包含该基因的至少一种野生型版本的细胞来替代，因此一些此类方法已经被称为“同种异体基因疗法”。由于HR介导的基因组编辑方法的使用，可以用遗传学纠正的自体细胞来替代遗传学纠正的同种异体干细胞。要做到此，既可以直接纠正缺陷基因，也可以使用同源重组介导的基因组编辑来将治疗性转基因靶向到一种“安全的避难所”，在这种基因组位点上，转基因可以在需要的水平上表达、并且不会导致被修饰细胞的功能紊乱或转化。用同源重组进行的基因纠正有一个潜在的问题，那就是除镰刀细胞性疾病外的许多遗传性疾病可以由遍布该基因的突变引发。在可能考虑为单个突变设计核酸酶的工具中，工程化核酸酶工具箱可用。一种替代的方法是设计供体载体，在这种情况下，在同源重组之后，整合性转基因可以功能性地纠正所有的（或者大多数）致病性突变。使用这种战略，一种单个的组合试剂可以研发来治疗所有的遗传病个体，这种战略可以显著简化研发和管理过程。

对于在体同源重组基因组编辑来说，概念认证研究已经得到了描述：不仅致病的突变本基因可以得到直接的纠正，而且可以将某种转基因整合进入一个特定的位点，使之可以在足以解救致病缺陷的水平上得到表达。在直接基因纠正战略中，核酸酶和供体载体被输送到了延胡索酰乙酰乙酸酶（FAH）缺陷小鼠体内。正常说来，FAH缺陷导致了肝细胞死亡，但是，在基因组编辑机制得到输送后，小量的肝细胞得到了纠正。这些被纠正了的肝细胞在其他存活肝内再次生长繁殖，从而解救了小鼠不出现肝衰竭。在这些实验中，被纠正的细胞相对于未纠正的细胞来说有一种巨大的选择优势，这种选择优势的原理是一种被基因治疗学术界常规使用的原理。在转基因靶击战略中，核酸酶被用来刺激某种治疗性转基因（IX因子或溶酶体贮存酶类）的靶向性导入进入某个基因座，可以驱动肝细胞的高水平表达。在这种方法中，小量的被修饰肝细胞能够在一种系统化水平上解救致病性遗传学缺陷。

从体外导入到体内的同源重组基因组编辑正在研发以作为治疗HIV病毒耐性的免疫系统的一种方法。HIV病毒的特性是它的突变和逃避任何抑制的能力，因此，简单突变CCR5共同受体将不足以给予HIV病毒的细胞耐性。而且，许多HIV病毒感染病人已经构建了HIV变异型，通过CXCR4共同受体进入细胞，因此可能逃避任何只靶向CCR5基因的方法；但是，通过使用同源重组介导的编辑，可以在插入一个抗HIV病毒基因盒的同时灭活CCR5基因，因此构建起针对HIV病毒生命周期的多个遗传学阻抑物，并且抑制了通过CXCR4共同受体进入的变异型。

最后，从体外导入到体内的同源重组介导的基因组编辑已经在概念认证实验中得到了证明，是某种获得性疾病的治疗学方法。在这些实验中，通过同源重组工程化构建了成纤维细胞来分泌某种创伤愈合生长因子。当这些工程化成纤维细胞被植入到小鼠创口时，它们通过刺激血管形成而加速了创口的愈合。从原理上来说，这证明了通过工程化构建，使得细胞分泌出可以解救非遗传性疾病的治疗用蛋白，可用于人体的创口愈合。但是人们还是可能推测，例如，某种类似的方法可以用来工程化细胞构建，不论是体外导入到体内还是在体，都可以分泌神经保护因子来减缓或中止神经退行性病变或者促进创伤后的神经形成或神经再生。

安全性与毒理学

与其他永久改变细胞基因组的方法相比，基因组编辑的巨大潜在优势之一是其过程的特异性。而且，通过某种位点特异性工程化核酸酶而导入某种双链折断（DSB）是基因编辑的关键问题，双链折断可以产生基因组学不稳定性，包括染色体易位、染色体丢失和非整倍性。因此，核酸酶介导的基因组编辑临床研发的一个关键问题是，建立一系列试验来评估该过程的潜在安全性。这个领域还很年轻，没有任何单个的或成套的试验已经被认证了可以建立起对人体来说将是安全的编辑过程。相反，安全性和毒理学分析的评估是根据以下原理进行的：一是使脱靶双链折断及其可能产生的插入/缺失最小化或得到消除；二是使用最佳可得模型来评估被编辑细胞的功能性行为；三是将基因组编辑过程放入到每个人体内连续不断地发生的天然基因组学不稳定性的背景中去。这些基础性的标准适用于任何被使用的核酸酶平台，因为每个平台都是通过某种双链折断的构建来运作的。