投资者开始蜂拥的CRISPR基因编辑 并没有那么美好

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最近，科学家们聚集在华盛顿特区，进行一年一度的关于基因疗法的学术讨论，这项技术已经陷入困境很久了。近年来，由于在小规模临床试验中取得了一系列有希望的结果，引起了学术界的关注。现在，许多人认为crispr，一种强大的新基因编辑技术，将成为基因治疗的一股新力量。但是克里斯普真的准备好迎接基因编辑的黄金时代了吗？《科学》杂志讨论了它的优势和风险。

克里斯普是如何工作的？对于这个问题，雷锋。搜索“雷锋”。com" public number)已经做了科普，所以我们不妨在这里再解释一遍。传统的基因疗法是通过强力基因转移来实现的。一种无害的病毒，或其他形式的所谓载体，将良好的基因复制带入细胞，这种基因复制可以弥补导致疾病的缺陷基因。然而，crispr可以通过删除患病的dna并用正确的序列替换它来直接修复缺陷基因。原则上，这应该比添加新基因更有效，因为它消除了外源基因落在细胞基因组错误位置的风险，从而导致癌症基因。然而，通过crispr技术修复的基因可以得到很好的控制，因此细胞不会产生过多或过少的蛋白质产物。

克里斯普目前发展如何？研究人员已经发表了一些使用crispr治疗动物遗传性肝病和肌营养不良的成功案例，今年的美国基因和细胞治疗学会(asgct)也有更多类似的临床案例。克里斯普有越来越多的热门话题。在今年的会议上，有93个与crispr相关的摘要，而去年只有33个。此外，投资者蜂拥至克里斯普。到目前为止，Editas medicine、intellia therapeutics(一家基因改造公司)和Crispr Therapeutics(一家基因编辑公司)已经获得了数亿美元的投资。

那为什么克里斯普没准备好？Crispr还有很长的路要走，因为距离可以安全有效地修复，而不仅仅是破坏基因。对于大多数疾病来说尤其如此，例如肌肉萎缩症和囊性纤维化，只有通过在体内纠正基因才能根除这些疾病，因为如果细胞被删除、修复然后再放回去，它们很少能存活。细胞需要在体内进行治疗的基本要求意味着基因编辑所面临的传播困难相当于转录——研究人员必须找到有效的方法对特定组织进行更有效的治疗。

Crispr本身存在安全风险。克里斯普用来在特定位置切割dna的工具cas9酶也可能导致癌症。

看到这一点，我们还需要薯片吗？到目前为止，使用crispr对某些疾病进行常规基因治疗可能是一个毫无意义的重新开始。在欧洲，基因疗法已被批准用于罕见的代谢疾病，监管当局将批准用于第二种免疫功能障碍疾病的基因疗法，这种疾病被称为严重联合免疫缺陷(scid)。在美国，一家公司预计今年将申请基因转移来治疗一种导致儿童失明的疾病，这种疾病被称为莱伯氏先天性黑色素瘤(lca)。

在asgct上，研究人员与蓝鸟生物公司合作提供了一些后期试验的临时数据，这些数据表明基因扩增可以阻止脑部疾病的恶化，最终结果可能有助于为获得监管机构的批准铺平道路。

除了需要将携带病毒的基因直接注射到眼球中的lca，这些疾病需要通过移除患者的骨髓细胞并将新的dna序列植入细胞中来治疗。最近，对一些免疫缺陷患者的早期测试发现，更安全的病毒载体降低了患白血病的风险。洛杉矶加利福尼亚大学的唐纳德·科恩说，研究人员似乎已经看到了“极好的临床反应”。

尽管科恩和其他研究人员使用一种老式的基因编辑工具——锌指核酸酶技术来修复由缺陷基因和scid引起的镰状细胞疾病，但只有少数未成熟的血细胞需要这种治疗，直到基因修饰结束，这远远低于新的标准基因转移方法。一个原因是原始血细胞不分裂。对于许多疾病，像crispr这样的基因编辑方法远不如基因扩增有效。意大利米兰圣拉斐尔·特里森基因治疗研究所的Luigi naldini说:“我不认为有什么强有力的理由去进行基因编辑。”

克里斯普还有其他问题。切除基因的一部分相对容易——一个不正确的序列。事实上，这种策略已经在临床上用于检测锌指核酸酶抗艾滋病病毒感染。在这个治疗方案中，核酸酶被用来敲除血细胞中一种叫做ccr5受体的基因，这种基因是由艾滋病毒引入细胞的。

但是当克里斯普使用一系列的dna来修复基因时，它不仅仅是切断了其中的一些，而且它的效果也不是很好。这是因为细胞必须使用同源调节(hdr)修复过程，只有这样基因才能在细胞中保持活性。不幸的是，身体中的大多数细胞——肝脏、神经、肌肉、眼睛和血液干细胞——都异常分裂。因此，asgct的候任总裁辛西娅·邓巴说:“敲除一个基因比敲入一个基因并纠正一个突变要简单得多。”

研究人员正试图绕过这一限制。张峰说hdr基因存在于所有细胞中，问题是如何激活它们，也许是通过给一些细胞添加药物。另一种方法是寻找cas9系统的替代品，它不依赖于hdr工艺。

然而，hdr在大多数细胞中的低效率是为什么crispr在临床上的首次使用可能涉及干扰基因而不是修复它们的原因。

克里斯普仍然有很大的安全风险。crispr技术最常被讨论的安全风险是cas9酶，这是一种切割特定dna序列的工具，但它也会切割基因组的其他部分，这可能导致突变并增加癌症的风险。研究人员的当务之急是让薯片切得更准确。

但这不是唯一的风险。尽管crispr成分被植入培养皿中细胞的蛋白质或rna中，但研究人员只能在体内组织中成功工作，通过使用病毒载体将cas9 dna导入细胞。这意味着，即使cas9可以精确剪切，细胞也会拒绝它。张峰说:“酶的成功应用需要10-20年的时间。”

张峰指出，这可能不是真正的问题。他的团队创造了一种携带cas9的小鼠品系，因此这意味着酶将贯穿所有细胞动物的一生。即使经过20代杂交，这些老鼠“似乎”没有明显的异常健康现象。同样，“理想情况下，我们希望切断酶的作用。”也就是说，研究人员需要找到利用病毒作为载体让cas9进入细胞的方法。

克里斯普疗法的另一个问题是，任何经过基因编辑的细胞最终都可能死亡，因此患者可能需要多种治疗。研究人员的基因转移和编辑方法也受到病毒载体携带dna量的限制。

那么结论是什么？crispr仍然刺激基因治疗，部分原因是与转基因相比，它可以解决更多的遗传疾病，包括一些免疫疾病。在其他情况下，例如镰状细胞病，除非患者的细胞不再产生有缺陷的蛋白质，否则患者无法完全康复，因此仅仅添加基因是不够的。邓巴说:“它已经为许多疾病开辟了基因疗法，因为基因扩增不再起作用。”

回顾20年后这个领域的起起落落，基因治疗领域的“老手”已经提高了他们对克里斯普的期望。“每当有新技术出现，行业就异常兴奋。每个人都认为它一定会让明天变得更好。”“这需要一些时间。”