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生物谷专访华东师范大学生命科学院刘明耀院长--敲响血友病治疗的基因编辑之门

来源:生物谷 2017-05-08 14:28

编者按:以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术强力推动了整个生命科学研究领域的大跨步的前进。 可以预期首先在先天性遗传性疾病、单基因疾病的治疗方面,会迅速取得突破。为此,生物谷在即将召开2017 第四届基因编辑与临床应用研讨会之际专访了华东师范大学生命科学学院院长刘明耀教授。

生物谷: 刘教授,非常感谢您参加生物谷主办的2017基因编辑与临床应用研讨会, 并接受生物谷的专访。我们了解到您带领的团队用CRISPR-Cas技术介导了一个新凝血因子IX基因突变的体细胞纠正,可改善小鼠的血友病,请您简要介绍下这一工作的意义以及未来临床应用的可能性。

回答:血友病是目前已知的6000多种遗传病中比较有代表性的疾病之一。虽然经常性地补充凝血因子能缓解病情,但是无法实现治愈的目的。相比而言,95%以上的遗传病都没有有效的针对性药物和治疗方法,给家庭带来沉重的打击。我们与海南医学院通过合作从B型血友病家系中发现了凝血因子9的新突变,通过基因编辑快速构建了模拟人类突变的小鼠模型,确认了新突变为致病突变。在国际上率先利用CRISPR/Cas技术在成体小鼠中原位修复凝血因子9的突变治愈凝血功能障碍。目前B型血友病的基因治疗的临床研究取得了重要突破,获得了美国FDA的突破性疗法认定,但是长期有效性还有待继续跟踪。而利用基因编辑方法精确修复突变位点,理论上可以实现长期疗效,必将成为遗传疾病的理想治疗手段。

生物谷: 目前的基因治疗技术普遍采用腺相关病毒作为Cas9、sgRNA和修复模版输送载体, 那么安全性如何?另外如何解决基因编辑技术的脱靶问题?

回答:从目前的临床数据来看,重组腺相关病毒是最为安全的基因治疗载体。首先,大量的研究表明野生型的腺相关病毒不具有致病性,也就是说还没有发现人们感染了腺相关病毒会导致疾病的发生。而重组腺相关病毒在体内没有复制能力,更加不会有传播和二次感染的风险。腺相关病毒的基因治疗临床研究除了发现极少数病人可能出现短时间发烧的现象,没有发现其他副作用。腺相关病毒基因组一般在细胞中以游离体(episome)的形式存在,也有一小部分定点整合到人类细胞19号染色体上的AAVS1位点,所以理论上不会出现随机整合带来的致瘤风险,这也是它在安全性上优于其他整合病毒的主要方面。但不整合的病毒很容易随着细胞分离而稀释丢失,而利用腺相关病毒载体递送基因编辑组分进行定点修复或定点整合是最理想的方案。 谈到基因编辑就无法忽略潜在的脱靶风险,应用于临床更是如此。现在降低脱靶效率的方法有很多,例如double-nicking,基于结构改造的Cas9突变体。我们正在进行的工作也发现一个sgRNA引导的Cas9 nickase引起的单链DNA损伤也可以在动物体内实现突变的精确修复达到治疗的效果。当然,这些方法都很难从根本上消除脱靶。但并不是说有脱靶就一定会产生严重后果。任何一种治疗方法都会有风险,例如抗肿瘤药物都会有较大的毒副作用。能否用于临床主要是风险效益比的考量,如果评估下来效益远远高于风险就值得一试。所以我觉得在认真做好临床前研究,尽可能降低脱靶风险的前提下是可以开展临床研究的。

生物谷: 基因编辑技术除了可见的疾病治疗, 还可应用于药物靶标筛选。您在这方面有何工作设想, 比方说GPCR?

回答: 以Cas9为代表的基因编辑技术极大地缩短了等基因细胞株的构建流程,利用Cas9对特定基因进行敲除得到的工具细胞可以被用于相关的药物筛选和靶标验证工作,这对推动精准医疗的进步和发展具有积极意义。再者,由于Cas9介导的敲除比RNAi介导的沉默更为彻底,因此构建sgRNA文库进行功能基因组学的筛选,可以用于探究临床药物的潜在耐药机制,筛选到相关的基因可以预测病人对药物响应度,从而实现疗效最大化。

生物谷: 近些年来, 基因编辑技术发展很快, 又陆陆续续出现了一些新的基因编辑工具, 如CRISPR-C2C1, 中国科学家也正在在努力,请您谈一点个人看法以及预测下基因编辑技术的未来发展方向。

回答:基因编辑工具从原理上来说主要是利用蛋白质识别DNA,如ZFN和TALEN等;RNA引导的核酸酶如CRISPR系统。从原理上来说基本涵盖了能够用于DNA识别和基因编辑的三大类工具,新的基因编辑工具应该还是从这几类中产生。总体而言,以RNA引导的CRISPR系统是最灵活高效的系统,应用最广。寻找新的更准确高效的CRISPR相关酶是一个重要方向,不过已知基因组序列的微生物中的发掘比较难找出新的工具,对更多的微生物基因组进行测序和深入挖掘有可能找到新的线索。发展新的工具是未来一个重要发展方向,根据已有工具开展深层次的应用研究是一个更为重要的方向,在技术方面如何解决基因定点敲入效率低的问题也是这个领域的核心问题之一。

生物谷: 您认为基因编辑技术会取得今年的诺贝尔生理与医学奖吗?

回答:我认为基因编辑应该在近几年之内会获得诺贝尔奖,但具体是不是今年还不好说。毕竟这个技术还比较新。



刘明耀 院长

华东师范大学生命科学学院

个人简介:1992年获美国马里兰大学细胞生物学博士学位;1993年到1998年先后在美国约翰-霍普金斯大学医学院神经科学系和加州理工学院生物学部做博士后研究;1999至2007年先后在美国德克萨斯农工大学生物科学与技术研究所任助理教授、副教授及终身教授;2007年受聘回国加入华东师范大学,组建生命医学研究所并任所长;2008年入选国家“千人计划”;2011年12月起担任上海市调控生物学重点实验室主任,同年起担任教育部创新团队带头人、国家重大科学研究计划(973项目)首席科学家;2012年入选上海市优秀学科带头人,2012年起任华东师范大学生命科学学院院长,2014年获得上海市白玉兰纪念奖。刘明耀教授致力于G蛋白偶联受体(GPCR)在个体发育和重大疾病发生发展过程中的功能及信号转导机理研究,以及靶向GPCR的新药研发。回国后作为首席科学家主持国家重大科学研究计划1项,主持国家自然科学基金重点项目2项,主持国家重大新药创制课题1项,已在Science、Cell、Nature、Nature Medicine、Nature Biotechnology、PNAS等国际学术刊物上发表SCI论文200多篇,申请发明专利超过50多项,获得授权专利30项,2012年获得国家科学技术进步一等奖, 2014年获得上海市白玉兰纪念奖。(生物谷Bioon.com)
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