CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)貌似再次遭遇挑戰(zhàn)

近期，一項發(fā)表在《自然·醫(yī)學(xué)》上的研究表明，大部分人對Cas9蛋白存在預(yù)先免疫力，Cas9蛋白作為CRISPR-Cas9基因編輯療法的重要組成部分，若它受到人體自身免疫系統(tǒng)的威脅，那么CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)的“切割”工具可能就會失靈了。

在這項最新的研究中，來自德國的研究團隊將48名健康志愿者的血液樣本暴露于Cas9蛋白酶中，這種酶來自一種名為Streptococcus pyogenes（釀膿鏈球菌）的細(xì)菌。 而Cas9是CRISPR基因編輯技術(shù)中最常用的DNA切割酶之一。結(jié)果顯示，該研究中96％的人對Cas9具有T細(xì)胞免疫力，85％的人血液中預(yù)先存在針對它的抗體。CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)貌似再次遭遇挑戰(zhàn)。

事實上，CRISPR從面世的現(xiàn)在，整個路途可謂一波三折。

CRISPR-Cas9技術(shù)自2012年被發(fā)現(xiàn)以來，研究浪潮在短短幾年間就席卷了整個學(xué)術(shù)界，應(yīng)用潛力大到令人咋舌，是當(dāng)之無愧的“明星技術(shù)”。而CRISPR-Cas9的幾位研究先驅(qū)也相繼得到了引文桂冠獎的垂青。但是由于CRISPR/Cas9技術(shù)在基因編輯領(lǐng)域的巨大經(jīng)濟價值，它的專利歸屬也成為了科學(xué)家及其背后所依托的利益集團的爭奪焦點。這場專利之爭分為兩大陣營，一方為Jennifer Doudna 和EmmanuelleCharpentier兩位美女科學(xué)家所領(lǐng)銜，另一方則是學(xué)術(shù)界冉冉升起新星——華裔科學(xué)家張峰。饒有意味的是，引文桂冠獎在2015年頒給了Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier，2016年又頒給了張峰。

美東時間2017年2月15日，美國專利局審查與上訴委員會作出裁決，判定張鋒及MIT和Harvard的Broad Institute所申請的CRISPR基因編輯專利，與加州大學(xué)伯克利分校Dougna和歐洲合作者Charpentier的CRISPR發(fā)現(xiàn)，并不存在沖突，"no interference in fact"。也就是說，兩家發(fā)現(xiàn)并不重復(fù)，張鋒與Broad Institute得以保留其CRISPR專利權(quán)。這場天價的專利爭奪戰(zhàn)，至少在當(dāng)前已經(jīng)結(jié)束，張鋒取得巨大勝利。詳情參見知社報道張鋒與MIT在CRISPR世紀(jì)爭奪戰(zhàn)中取得決定性勝利 | 今日快訊。

然而這場爭奪戰(zhàn)落幕不久，北京時間2017年5月30日，期刊《NatureMethods》刊登了題為“Unexpected mutations after CRISPR–Cas9 editing in vivo”的文章，又將CRISPR推上浪潮。該文指出CRISPR-Cas9技術(shù)會導(dǎo)致小鼠體內(nèi)數(shù)百個非目標(biāo)突變。顯然，這對于享有“上帝之手”“基因剪刀”之稱的基因編輯技術(shù)CRISPR的脫靶性問題提出了質(zhì)疑。但論文一經(jīng)發(fā)表，便引起了生物界的廣泛批評。人們認(rèn)為該論文實驗設(shè)計不科學(xué)、數(shù)據(jù)不充分。詳情參見知社報道基因剪刀CRISPR–Cas9遭質(zhì)疑,《自然》子刊編輯重點關(guān)注。

此后， 北京時間2018年1月5日，斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院Matthew Porteus領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在生物學(xué)預(yù)印本網(wǎng)站 bioRxiv 上發(fā)表了一篇未經(jīng)同行評議的文章，記錄了研究人員對數(shù)十人進行的血液測試，結(jié)果顯示，65％的捐贈者具有針對釀膿鏈球菌Cas9的抗體，但無法檢測出針對該酶的T細(xì)胞活性。該研究發(fā)現(xiàn)“人類對任一 Cas9 同系物預(yù)先存在的適應(yīng)性免疫應(yīng)答，可能阻礙 Cas9/gRNA 系統(tǒng)安全有效地用于治療疾病，甚至還可能對患者產(chǎn)生顯著的毒性”。該論文發(fā)布當(dāng)天，Editas公司的股價應(yīng)聲大跌，Intellia 和 CRISPR 兩家也未幸免于難。

如今，發(fā)表在《自然·醫(yī)學(xué)》上的這篇文章更加強有力地證明了這一結(jié)論。作為領(lǐng)域內(nèi)領(lǐng)軍人物之一，柏林Charité大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Michael Schmueck-Henneresse在一封郵件中表示，最初他對96％的調(diào)查結(jié)果感到十分驚訝?！暗@是有道理的，因為釀膿鏈球菌是導(dǎo)致人類細(xì)菌感染的最常見原因之一，我們都經(jīng)歷過多次感染，甚至它可能已經(jīng)定植于我們體內(nèi)了，因此未來我們需要投注更多的關(guān)注在CRISPR-Cas9的免疫問題上?！?/p>

那么CRISPR療法能否如傳言所說最早明年進入人體檢測階段？它究竟會在人體里發(fā)揮什么樣的作用？這些問題取決于多種因素，例如CRISPR-Cas9系統(tǒng)在體內(nèi)如何被包裝和傳遞，它的靶向組織是哪些等等。Intellia Therapeutics公司表示，他們一直在研制能夠避免T細(xì)胞免疫反應(yīng)的CRISPR系統(tǒng)，以期開發(fā)以CRISPR為基礎(chǔ)的藥物，輸送到身體特定部位來治療各種遺傳疾病。當(dāng)然，在其它一些體外項目中，這個預(yù)先免疫反應(yīng)就不存在了。對于這個體內(nèi)計劃，Intellia目前正在嘗試使用脂質(zhì)納米顆粒（LNP）將CRISPR遞送到肝臟。 Intellia發(fā)言人Jenn Smoter表示，該項研究目前已經(jīng)到了動物實驗階段，沒有發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞介導(dǎo)的Cas9細(xì)胞毒性表達的跡象。

Schmueck-Henneresse 同時提醒一定要謹(jǐn)慎開展臨床實驗，CRISPR藥物開發(fā)上應(yīng)盡量減少Cas9在細(xì)胞中活化的時間，給第一批患者服用的時候可以配合免疫抑制劑服用。

澳大利亞國立大學(xué)的基因組編輯專家Gaetan Burgio在年初發(fā)推特說，雖然人體Cas9的預(yù)先免疫力比脫靶效應(yīng)更令人擔(dān)憂，“但是預(yù)先免疫力的問題是有辦法避免的，在bioRxiv發(fā)布文章以后，也有其他研究展示了如何通過修飾Cas9蛋白或使用Cas9直系同源物來規(guī)避這一問題。大家別慌！”

Schmueck-Henneresse則進一步表示，圍繞解決預(yù)先免疫問題的另一方案是使用其它DNA內(nèi)切酶，但其它的Cas酶也都來自人體常接觸的細(xì)菌，他的團隊測試了Cpf1酶，結(jié)果依然會出現(xiàn)免疫反應(yīng)。他建議從不會感染人類的細(xì)菌中尋找Cas9。他補充道：“大家不必為這個結(jié)果感到恐慌。免疫反應(yīng)是在基因治療領(lǐng)域是長期存在的問題?！?/p>

CRISPR技術(shù)從現(xiàn)世到現(xiàn)在一路走來，有無數(shù)榮光，也有無數(shù)爭議。學(xué)界的風(fēng)波不斷震蕩著股市，而眼前的預(yù)先免疫問題會是它最后一個需要被攻克的壁壘嗎？究竟什么時候它才會在大眾醫(yī)療中閃亮登場？抑或是未來還將帶給我們其他的驚喜或失望？

讓我們拭目以待。