9月11日，北京大學(xué)-清華大學(xué)生命科學(xué)聯(lián)合中心鄧宏魁研究組、首都醫科大學(xué)附屬北京佑安醫院吳昊研究組以及解放軍總醫院第五醫學(xué)中心陳虎課題組在《新英格蘭醫學(xué)雜志》（The New England Journal of Medicine）發(fā)表了題為《利用CRISPR基因編輯的成體造血干細胞在患有艾滋病合并急性淋巴細胞白血病患者中的長(cháng)期重建》（CRISPR-Edited Stem Cells in a Patient with HIV and Acute Lymphocytic Leukemia）的研究論文。這意味著(zhù)中國科研人員首次完成基因編輯干細胞治療艾滋病和白血病患者。

發(fā)現“治愈”艾滋病重要新策略

自20世紀80年代以來(lái)，艾滋病造成了重大的公共衛生問(wèn)題和社會(huì )問(wèn)題。1996年，艾滋病領(lǐng)域研究取得了里程碑式進(jìn)展，HIV入侵T細胞的主要共受體CCR5被發(fā)現，北大教授鄧宏魁是主要發(fā)現者之一。隨后的研究發(fā)現，CCR5基因呈缺陷型（CCR5-Δ32）的人群不會(huì )被R5嗜性HIV病毒感染。

該研究論文的發(fā)表，意味著(zhù)中國科研人員建立了基于CRISPR在人成體造血干細胞上進(jìn)行CCR5基因編輯的技術(shù)體系，實(shí)現了經(jīng)基因編輯后的成體造血干細胞在人體內長(cháng)期穩定的造血系統重建，同時(shí)，在成體造血干細胞上的基因編輯并不會(huì )對其他組織器官及生殖系統產(chǎn)生影響。該工作初步證明了基因編輯的成體造血干細胞移植的可行性和在人體內的安全性，將會(huì )促進(jìn)和推動(dòng)基因編輯技術(shù)在臨床應用領(lǐng)域的發(fā)展。

研究組致力突破臨床應用瓶頸

2007年，一名同時(shí)患有白血病和艾滋病的“柏林病人”在接受具有CCR5-Δ32突變的造血干細胞移植后，血清中的HIV病毒得到有效清除，實(shí)現了艾滋病的“功能性治愈”。因此，通過(guò)基因編輯敲除成體造血干細胞上CCR5基因，再將編輯后的細胞移植到艾滋病患者體內有可能成為“功能性治愈”艾滋病的新策略。如何在造血干細胞中進(jìn)行高效基因編輯，一直是該領(lǐng)域實(shí)現臨床應用的關(guān)鍵瓶頸。

2017年，鄧宏魁研究組建立了利用CRISPR/Cas9進(jìn)行人造血干細胞基因編輯的技術(shù)體系。經(jīng)過(guò)基因編輯后的人造血干細胞在動(dòng)物模型中長(cháng)期穩定地重建人的造血系統，其產(chǎn)生的外周血細胞具有抵御HIV感染的能力，該研究成果發(fā)表在《Molecular Therapy》（美國基因與細胞治療協(xié)會(huì )旗下期刊）上。為了實(shí)現該技術(shù)在臨床上的應用，在此基礎上進(jìn)行了一系列的優(yōu)化。

中華骨髓庫提供適配骨髓

基于此優(yōu)化技術(shù)體系，在通過(guò)原解放軍第307醫院倫理委員會(huì )審批后，該研究組進(jìn)行了ClinicalTrials.gov網(wǎng)站上臨床研究注冊（NCT03164135）。

據了解，CRISPR/Cas9系統是一種存在于古細菌中的針對入侵病毒和質(zhì)粒的適應性免疫系統，可通過(guò)其gRNA定位于DNA靶序列上的PAM，直接與DNA靶標堿基配對對目標基因進(jìn)行剪切以形成DSB，隨后啟動(dòng)機體的自我損傷修復機制，并產(chǎn)生敲入或敲除的效應。該研究艾滋病患者合并急性淋巴細胞白血病，在接受ART和化療之后，研究人員在中華骨髓庫中篩選適配骨髓，在CD34+HSPC細胞進(jìn)行CCR5基因的CRISPR編輯（達到17.8%的CCR5基因敲除效率）之后回輸到患有白血病合并艾滋病的患者體內，并進(jìn)行了長(cháng)達近兩年的移植重建及基因編輯效果的評價(jià)。

研究發(fā)現在移植后4周，患者白血病處于完全緩解狀態(tài)，供者型骨髓細胞嵌合率達100%。經(jīng)過(guò)長(cháng)達19個(gè)月的隨訪(fǎng)發(fā)現，患者白血病處于持續完全緩解狀態(tài)，供者型細胞完全嵌合，骨髓細胞中能夠持續檢測到CCR5基因編輯。為了初步探索治療的有效性，對該患者短暫停止服用抗HIV病毒藥物。在短暫停藥期間，CCR5基因編輯的T細胞表現出一定程度抵御HIV感染的能力，在19個(gè)月的觀(guān)察中并未發(fā)現基因編輯造成的脫靶及其他副作用。結果表明，基于CRISPR的成體造血干細胞基因編輯技術(shù)能夠在患者體內實(shí)現長(cháng)期穩定的基因編輯效果，經(jīng)過(guò)編輯后的成體造血干細胞能夠長(cháng)期重建人的造血系統。本研究針對基因編輯安全性和有效性進(jìn)行了一系列的優(yōu)化，首次在人體內探索了基因編輯的造血干細胞移植的可行性和安全性，對于推動(dòng)基因編輯技術(shù)治療多種疾病的臨床研究具有重要參考價(jià)值和臨床意義。

項目獲北京及國家相關(guān)基金支持

同時(shí)，北京青年報記者了解到，在成體造血干細胞上的基因編輯只局限在造血干細胞及其分化產(chǎn)生的血細胞中，而不會(huì )對其他組織器官及生殖系統產(chǎn)生影響。以CRISPR為代表的基因編輯技術(shù)在疾病的治療上具有極大的應用潛力，有望為艾滋病、鐮刀型貧血、血友病、β地中海貧血等血液系統相關(guān)疾病的治療帶來(lái)新的曙光。研究團隊表示，在今后的研究中，將進(jìn)一步提高基因編輯效率及優(yōu)化移植方案，有望加速基因編輯造血干細胞移植技術(shù)向臨床疾病治療轉化的進(jìn)程。

據介紹，此工作獲得了北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì )基金及天然藥物及仿生藥物國家重點(diǎn)實(shí)驗室等基金的大力支持。北京大學(xué)鄧宏魁教授、解放軍總醫院第五醫學(xué)中心陳虎教授及北京佑安醫院吳昊教授為該論文的共同通訊作者。徐磊博士、王軍博士、博士生劉宇林及謝良福為該論文的共同第一作者。北京大學(xué)李程教授、博士生王龍騰為該研究做出了重要貢獻。陳虎教授是全國造血干細胞移植領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，在該研究中起到了關(guān)鍵作用。但陳虎教授于2019年7月24日因病逝世，沒(méi)有看到論文的發(fā)表，令人扼腕。