北大教授邓宏魁试图把基因编辑变成艾滋病治疗的可能途径。 从实验到临床、原理到实践，尽管经过几年努力后效率不高，但通过世界上第一个基因编辑干细胞移植艾滋病和白血病患者的案例还是初步报道了。
在第一次完成基因编辑干细胞移植艾滋病和白血病患者的过程中，邓小平老师和同事们经历了怎样的探索？ 这项技术的原理和前景怎么样？ 别多管闲事，快在文章里找到答案！
最近，北京大学-清华大学生命科学联合中心邓宏魁研究组、解放军总医院第五医学中心陈虎研究组及首都医科大学附属北京佑安医院吴昊研究组合作，创建了《新英格兰医学杂志》 (thenewenglandjournalofmedicine 中以《利用CRISPR基因编辑的成体造血干细胞在患有艾滋病合并急性淋巴细胞白血病患者中的长期重建》 (crispr-editedstemcellsinapatientwithivandacutelymphocyticline )为题发表。
邓宏魁课题组对应用基因编辑技术治疗白血病、艾滋病等血液系统相关疾病的临床治疗持谨慎乐观态度。 未来的研究领域将侧重于基因编辑效率和临床应用安全。
免疫系统对“精密诱导”的艾滋病毒
20世纪80年代以来，艾滋病引起了重大的公共卫生问题和社会问题。 这是一种变色的病毒型传染病，HIV通过破坏t细胞，可以减弱机体的抗感染和癌症的防御功能，患者多死于严重的感染和癌症。
HIV之所以成为人类健康的“杀手”，是因为HIV病毒识别和破坏人体T细胞。 病毒是怎么“识别”t细胞的？ 不是因为“能看到”，而是因为t细胞表面的“特异受体”的存在。
1996年，艾滋病研究领域取得了里程碑性进展：发现了HIV病毒入侵t细胞的主要共受体CCR5 (邓宏魁教授是主要发现者之一)。 HIV表面的某些蛋白与CD4阳性T细胞表面的受体结合，在CCR5的帮助下实现免疫系统的破坏。
“柏林患者”与“伦敦患者”的提示
那么，没有CCR5的帮助，不是可以阻止艾滋病毒的肆虐吗？ 事实正是如此。 随后的研究发现，CCR5-32纯粹变异的CD4阳性t细胞具有防止HIV感染的能力。 该基因变异后，免疫细胞表面的CCR5受体发生变化，HIV表面的某些蛋白质不再与CD4阳性T细胞表面的受体结合。
2007年，白血病合并艾滋病的“柏林患者”在接受了具有CCR5-32变异的造血干细胞移植后，实现了“功能性治愈”。 这个名为蒂莫西布朗的患者同时患有艾滋病和白血病，2007年在柏林接受了放射线疗法和造血干细胞移植，具有CCR532变异的造血干细胞在移植成功后，可以在体内分化成具有CCR532变异的t细胞，因此只有白血病2019年，“伦敦患者”的案例证明，至今为止的“柏林患者”并不是一例。 因此，用基因编辑敲除成体造血干细胞的CCR5基因，并将编辑的细胞移植到艾滋病患者体内，有可能成为“功能性治愈”艾滋病的新策略。
基因编辑：治疗的新策略
适合“干细胞移植疗法”的细胞来自哪里？ 即使是CCR5-32变异率高的高加索人种，纯粹的概率也只有1%，非常罕见。 因此，研究者考虑能否人工“创造”这种“突变”，移植给患者。
当然可以！ 这也是邓宏魁教授课题组采取的方案。 用成体造血干细胞敲除CCR5基因，将已与临床成熟应用的造血干细胞移植技术相结合编辑的细胞移植给患者。 造血干细胞在患者体内增殖分化，最终可以形成防止HIV病毒感染的免疫细胞。 更重要的是，该策略编辑成体细胞，不遗传给后代，没有伦理问题，是理想的治疗策略！
CRISPR :基因编辑的“剪刀”
CRISPR是原核生物(如细菌)基因组内的重复序列，这样的基因组中含有曾经攻击细菌的病毒的基因片段。 你是怎么变成“剪刀”的？ 这又从那个角色开始。
病毒在攻击目标细胞时，将自身的DNA整合成宿主细胞。 对于这些“速度慢的客人”，细菌用各种各样的方法“打扫门户”。 CRISPR/Cas9系统就是其中之一。 细菌中存在的后天免疫机制，可以识别和记录外来DNA。 之后，如果同一个病毒再次“入侵”，这个机制可以很快识别它，破坏DNA，防止自己成为“病毒工厂”。
自然环境中的CRISPR机制可以去除外来的DNA片段，是细菌保护自身的“剑”。 在研究者手中成为了基因编辑的“剪刀”。 2017年，邓宏魁课题组利用CRISPR/Cas9建立了进行人造血干细胞基因编辑的技术体系。 利用比这种传统基因编辑组技术更容易使用、成本更低的技术完成了人成体造血干细胞上的CCR5基因的基因敲除。
除了正确的“剪刀”，课题组还有“追加技能包”。 通过缩短Cas9在细胞内的持续时间、导入成对gRNA等战略，他们实现了极低的脱靶效率，实现了高效的基因编辑。 另外，通过非病毒转染方式将Cas9-gRNA核酶复合体输送到细胞，避免了外来DNA的导入，使治疗结果更放心可靠。
临床治疗的曙光
2017年，邓宏魁课题组优化了该技术体系，致力于该技术的临床应用。 经原解放军第307医院伦理委员会批准后，该研究小组在ClinicalTrials.gov网站上进行了临床研究登记(NCT03164135 )。
2017年至2019年9月，研究组开展临床实验，采集白血病合并艾滋病患者动员的外周血，从中获得CD34阳性造血干细胞，进行基因编辑，与阴性细胞一起回到患者体内。 移植前的结果表明，CD34细胞上的CCR5基因敲除效率达到17.8%。 移植后，患者的白血病得到了缓解！
之后19个月的临床观察表明，该患者暂时停止服用抗HIV病毒药，CD4细胞中的CCR5基因编辑效率明显上升，CCR5基因编辑的T细胞对HIV感染显示出一定程度的抵抗力。 重要的是，基因编辑效果总是稳定存在于血液细胞中，看不到基因编辑带来的脱靶和其他副作用！
这项多年来的工作初步证明了基因编辑造血干细胞在临床应用中的可行性和安全性，要促进和推进该技术的临床应用。
除了艾滋病和白血病，地中海贫血等其他血液系统相关疾病还想利用以CRISPR为代表的基因编辑技术来看到临床治疗的曙光！
