“小剪刀”有望对癌症下手

切断艾滋病病毒，切除白色蜥蜴，编辑核糖核酸，处理抗生素耐药性……基因剪刀(CRISPR基因编辑技术)正在扩大它们的应用范围。

最近，“基因剪刀”似乎揭开了新的一章:科学家通过使用两种尖端方法改进了癌症免疫疗法——编辑DNA的CRISPR和使用免疫系统哨兵摧毁肿瘤的T细胞疗法。

在癌症患者接受治疗几个月后，由基因编辑的免疫细胞仍然存在、茁壮成长并继续发挥作用。相关论文于2月6日在《科学》在线发表。

这是美国第一个测试人类基因编辑方法的临床试验。来自宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院和艾布拉姆森癌症中心的研究人员介绍了他们对3名患者进行基因编辑CAR-T治疗的一期临床试验结果。

该论文的合著者、宾夕法尼亚大学癌症专家卡尔·琼(Carl June)表示，经过多年的监管审查，临床试验的目标不是治愈癌症，而是验证治疗策略是否安全可行。

加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna及其同事在同时发表的相关评论文章中提到，“基因编辑T细胞疗法是一种革命性的癌症治疗方法，可实现白血病和淋巴瘤等血液相关癌症的长期缓解”，而使用CRISPR-Cas9的靶向基因灭活(敲除)可增强T细胞活性，具有扩大细胞疗法应用的潜力。

到目前为止，尚不清楚CRISPR编辑的T细胞是否能被患者耐受，并在重新注射入人体后茁壮成长。Doudna说，新的发现回答了一些问题，并强调了加速基因编辑疗法发展的潜力。

将两种技术结合起来

研究人员在2010年开发了CAR-T细胞疗法，当时他们将三名慢性白血病患者的T细胞添加到DNA中，并将这些细胞植入患者体内。最终的结果非常显著，这两个病人今天还活着。

CAR-T细胞疗法是指在插入嵌合抗原受体基因后，帮助注射的T细胞粘附到具有特定蛋白质的癌细胞表面，并将其破坏。两种细胞疗法已经被批准用于白血病和淋巴瘤的治疗。

但是随着时间的推移，这种疗法的局限性开始显现。这篇新论文的合著者、宾夕法尼亚大学血癌专家爱德华·斯塔德迈尔说，这种疗法对每个癌症患者都没有帮助，甚至那些暂时有效的患者也会复发。

后来，研究人员试图用CRISPR来剔除选定的基因，同时添加DNA，希望让T细胞更强大、更持久。

然而，CRISPR也有其自身的不确定性——“未命中目标”效应，即计划外的DNA被修饰。没有人知道带有切片基因的T细胞能否在人体内存活。尽管《科学》杂志报道说，福特制药公司和CRISPR治疗公司宣布，用CRISPR编辑细胞治疗的两名患者情况良好，但很少披露细节。

6月，斯塔德迈尔和其他人将目标设定为NY-ESO-1蛋白，并开始寻找肿瘤产生该蛋白的患者。研究人员将这种蛋白质作为靶向基因添加到他们的T细胞中。患者还需要携带一种特定的人类白细胞抗原，这种抗原可以帮助注射的T细胞增殖。

最后，研究人员筛选出的四名合格患者病情严重，这也是这种新疗法的标准。然而，一名30多岁的肉瘤患者在实验室制备细胞时病情严重，无法接受治疗(整个过程需要4至6周时间)。他住进了收容所，不久就去世了。

最后，3名患者参加了实验。

突破修饰基因的数量

《中国科学新闻》从宾夕法尼亚大学医学院获悉，最初，研究人员使用CRISPR技术成功编辑了三名癌症患者的免疫细胞。这一次，研究人员使用了CRISPR和一种将新的DNA整合到免疫细胞中的联合策略。

数据显示，参与实验的患者是两名女性和一名男性，均超过60岁。一人患有肉瘤，两人患有多发性骨髓瘤。他们去年接受了基因编辑细胞移植。

为了加速患者的T细胞抵抗疾病，研究人员使用CRISPR基因敲除了两个编码T细胞受体的基因，并破坏了一种叫做PD-1的蛋白质。PD-1能抑制免疫反应并消除其影响，而破坏蛋白质能增强T细胞的能力。然后，他们为NY-ESO-1插入了另一个T细胞受体基因。

对患者的密切监测证实CRISPR技术有一些偏离目标的变化。然而，他们的数量非常少。随着时间的推移，具有意想不到的DNA变化的细胞数量逐渐减少。

令人鼓舞的是，CRISPR编辑的细胞存活了至少9个月，相比之下，CAR-T细胞在研究中仅存活了约2个月。琼说，成像显示“健康的T细胞”。在实验室研究中，他们在注射几个月后击退了癌症。

“这是CRISPR技术首次能够同时针对人类的多种基因，以及它在治疗许多无法治疗或治愈的疾病方面的潜力。”琼告诉《中国科学》的记者。

温州医科大学眼科学学院研究员谷峰在接受《中国科学》采访时也表示，基因编辑给疾病的治疗带来了希望，临床上没有任何干预手段。为保证技术的安全性，应努力减少基因编辑的遗漏效应，提高针对性、效率和保真度。

治疗失败策略成功

但是琼坦率地承认，这些病人的好处是有限的，其中一个已经死亡，另一个已经恶化。

接受联合治疗后，最好的反应是对肉瘤患者，尽管他的癌症发展较晚，但他的原发肿瘤缩小了。

“我们从参与临床试验的三名患者那里获得的数据证明，我们可以多次成功且准确地编辑基因，从而使生成的细胞在人体内活得更长，并显示出持续攻击和杀死肿瘤的能力。”琼说，“研究表明，这种治疗策略可能是安全可行的。”

科学家们一致认为这个标准成功了。加州大学伯克利分校的遗传学家Fyodor Urnov没有参与这项研究，他说这项研究在美国尚属首次，是一个决定性的转折点。

洛杉矶加利福尼亚大学的肿瘤学家安东尼·里巴斯说:“并不是你关掉了基因，而是那些T细胞开始做一些令人惊奇的事情。”研究人员分析了一些潜在的原因，包括接受治疗的患者数量少，选择NY-ESO-1作为靶点可能存在局限性，以及无法在许多细胞中敲除所有三个基因。

无论如何，Doudna告诉《中国科学日报》，Stadtmauer等人的CRISPR基因编辑细胞联合疗法已经临床验证了长期安全性，为下一代细胞疗法铺平了道路。

“随着越来越多的基因治疗被证明是安全有效的，临床转化的障碍将主要在于细胞的制造和管理。重组工程细胞的生产过程和开发新的CRISPR递送策略来改变体内的靶细胞是降低成本和使更多人获得这些革命性疗法的首要任务。”多德说。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aba7365

https://doi.org/10.1126/science.aba9844