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NEJM:锋芒尽显,CRISPR基因编辑人类临床试验,治愈两种遗传性贫血症

首页 » 《转》译 2020-12-09 生物世界 赞(2)
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导读
地中海贫血症和镰刀状细胞贫血症,是由于珠蛋白单基因突变而引起血红蛋白生成障碍。骨髓移植是根治这两种遗传疾病的方法。


  地中海贫血症和镰刀状细胞贫血症,是由于珠蛋白单基因突变而引起血红蛋白生成障碍。骨髓移植是根治这两种遗传疾病的方法,然而,骨髓移植费用巨大、配型极其困难,因此,绝大多数患者只能依赖频繁输血维持生命,不仅给家庭带来极大经济负担,患者的生活质量也很低。

  地中海贫血症是全球分布最广、累及人群最多的一种单基因遗传病,也是我国影响最大、发病率最高的遗传病,仅在我国就约有3000万地中海贫血症基因携带者,地中海贫血症在我国北方少见,但在广东、广西、四川等地多见,尤其是广东地区,平均每9个广东人就有1人携带了地中海贫血致病基因。地中海贫血症种类较多,其中β-地中海贫血是其最常见、最严重的类型。
  镰刀状细胞贫血症在我国发病率极低,但在非洲发病率很高,因为携带镰刀状细胞贫血症基因突变的人不易感染疟疾,也不易感染艾滋病,而非洲正是疟疾和艾滋病发病率最高的地区,因此,镰刀状细胞贫血症患者在非洲反而有了生存优势,因此得已保留。
  地中海贫血症和镰刀状细胞贫血症,均是由于表达β-珠蛋白的基因出现突变所致,之前的研究发现,γ-珠蛋白与β-珠蛋白功能相似,而γ-珠蛋白在人类成年后就会沉默不再表达。因此,如果能够重新激活γ-珠蛋白基因的表达,就能够弥补β-珠蛋白的缺失,从而缓解或治愈这两种遗传性贫血症。
  2020年12月5日,国际四大医学期刊之首的《新英格兰医学期刊》NEJM 同期发表了两项关于β-地中海贫血症和镰刀状细胞贫血症的基因治疗临床试验。

  一项由 CRISPR Therapeutics 和 Vertex Pharmaceuticals 联合开发利用CRISPR-Cas9基因编辑技术治疗β-地中海贫血症和镰刀状细胞贫血症。


Victoria Gray(右),世界上第一位接受CRISPR基因治疗的镰刀状细胞贫血症患者  

  BCL11A是一种转录因子,可抑制红系细胞中的γ-珠蛋白和胎儿血红蛋白表达。因此,靶向抑制BCL11A在理论上可以重新激活γ-珠蛋白表达,从而治疗地中海贫血症和镰刀状细胞贫血症。

  研究团队从健康供体获得了CD34 +造血干细胞和祖细胞,然后通过电穿孔导入特异性靶向BCL11A增强子的CRISPR-Cas9基因编辑系统。检测结果表明该位点的等位基因约有80%被编辑,且没有脱靶编辑的迹象。


  然后研究团队对1名β-地中海贫血症患者和1名镰刀状细胞贫血症患者回输了经过CRISPR-Cas9编辑BCL11A增强子的自体CD34+细胞。
  治疗后18个月,两名患者的骨髓和血液中等位基因编辑水平仍保持较高,骨髓中保持超过76%的编辑效率,血液中的编辑效率也保持在60%。且患者不再依赖输血,循环血液中表达胎儿血红蛋白HbF的细胞占比达到99%。

  CRISPR Therapeutics 的创始人正是今年凭借CRISPR获得诺贝尔化学奖的埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanulle Charpentier)。


  Emmanulle Charpentier

  另一项由哈佛医学院 David Williams 教授团队利用慢病毒载体递送的RNA沉默(RNAi)技术治疗镰刀状细胞贫血症。RNAi技术也于2006年获得诺贝尔生理学或医学奖。


  该研究通过慢病毒介导的shRNA,在体外特异性靶向敲低CD34+细胞的BCL11A基因的mRNA,再回输到镰状细胞病患者体内,6位接受治疗的患者在随访期间(中位时间为18个月)的镰状细胞病临床表现均减轻或消失,其中5名患者不再需要输血,1名患者在治疗后18个月后开始接受输血治疗。

  这两项研究可谓殊途同归,采用了不同的技术手段,均降低了 BCL11A 基因的表达,从而重新激活了γ珠蛋白,最终提高胎儿血红蛋白(HbF)水平,摆脱输血依赖。


  1998年2月19日,Andrew Z. Fire 和 Craig C. Mello 在 Nature 杂志发表论文,在线虫中发现了RNA干扰(RNAi)现象,他们因为这项成就于2006年荣获诺贝尔生理学或医学奖。如今,已有三款RNAi药物通过FDA批准上市。


  2012年8月17日,詹妮弗·杜德娜(Jennifer Doudna)和埃玛纽埃尔·卡彭蒂耶(Emmanulle Charpentier)合作,在 Science 杂志发表了基因编辑史上的里程碑论文,成功解析了CRISPR/Cas9基因编辑的工作原理。她们因这项成就荣获2020年诺贝尔化学奖。
  以这两项诺奖技术为代表的基因治疗的快速发展,为许多原本无药可医的遗传疾病带来了巨大的希望,我们也期待了基因治疗带来更多的奇迹。

  值得一提的是,2020年7月22日,上海邦耀生物科技有限公司宣布,邦耀生物与中南大学湘雅医院合作开展的“经γ珠蛋白重激活的自体造血干细胞移植治疗重型β地中海贫血安全性及有效性的临床研究”的临床试验取得初步成效。这是亚洲首次通过基因编辑技术治疗地中海贫血,也是全世界首次通过CRISPR基因编辑技术治疗β0/β0型重度地中海贫血症的成功案例。



  论文链接:
https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2031054?query=featured_homehttps://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2029392?query=featured_home


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