用基因剪刀治愈白血病
Layla接受了来自健康受体的基因编辑免疫细胞。图片来源:SharonLees
多亏了接受来自他人改造免疫细胞的基因编辑技术,1岁白血病女孩Layla正处于缓解期。
她的情况代表了基因编辑作为治疗方法的第二次试验——首次试验于去年在艾滋病患者身上开展。更多类似试验正在计划中,各公司也在准备试验将编码基因编辑酶的DNA直接注入人体的疗法。
位于伦敦的英国国家医疗服务系统儿童信医院免疫学家WaseemQasim带领团队对上述女孩进行了治疗。他介绍说,团队曾计划于明年在10~12位患者身上开始安全性试验。不过,当研究人员偶然间遇到这名所有其他治疗方法均被宣告失败的婴儿时,他们获得了利用最新技术对其进行治疗的特别许可。最新技术由一家总部位于法国巴黎的公司——Cellectis的研究人员开发。Qasim表示,接受治疗的几个月后,女孩表现得不错。该团队将在12月于佛罗里达州奥兰多举行的美国血液病学会会议上展示这一案例。
为实施这一疗法,研究人员从健康供体中提取了被称为T细胞的免疫细胞,并将其暴露在一种名为TALEN的DNA剪切酶中。当被注射进白血病患者体内时,这种酶会使有可能引发供体细胞攻击的免疫基因失活,并且改造这些基因,以保护新细胞免受病人正在服用的抗癌药物的攻击。
随后,病人会接受摧毁用改造细胞替换的免疫系统的治疗。Qasim表示,对于白血病患者来说,这种疗法并非永久性的解决办法,而是充当了一座“桥梁”,使病人能够活着,直到匹配的T细胞受体被找到。
首次在人体中使用基因编辑采取了类似的间接体内疗法。去年,位于加州的桑加莫生物科技公司发表了一项临床试验的结果。试验中,研究人员利用经基因编辑的细胞治疗了12名艾滋病患者。研究人员利用的是一种名为锌指核酸酶(ZFN)的DNA剪切酶,而不是TALEN。当被加入从病人身上提取的血液中时,ZFN剪掉了被艾滋病病毒靶向的T细胞上的一种蛋白基因。随后,研究团队将这些细胞注回患者体内。结果是积极的——在宣布该成果时,一半参与者已停止服用抗逆转录病毒药物。桑加莫公司表示,目前它已用这种疗法治疗了70多位病人。
不过,对于一些疾病来说,在体内编辑基因组更行得通。比如靶细胞位于器官或组织内,并且和血液相比更难移除。
在一项于今年10月在美国国家科学、工程和医学院会议上展示的研究中,桑加莫公司资深科学家FyodorUrnov报告说,他的团队将病毒——携带有编码ZFN和IX因子正常版本的基因——注射进15只猴子的体内。IX因子是由肝脏产生的一种凝血蛋白,在人体内发生突变后会引发B型血友病。
ZFN剪切的基因组部分能编码一种名为白蛋白的蛋白。这种蛋白在肝脏中被大量制造出来,并且被插入IX因子基因的一个健康版本。该团队发现,猴子的肝脏开始产生更多的IX因子:上述蛋白在血液中的浓度增加了10%。Urnov表示,这一位点是插入其他基因的好地方,并将白蛋白基因比作“人类基因组中的USB端口”。
Urnov介绍说,一个批准所有涉及DNA修饰临床试验的美国国立卫生研究院委员会,在今年9月为IX因子疗法的人体试验开了绿灯。不过,桑加莫仍必须获得美国食品和药物管理局(FDA)的许可。Urnov表示,公司将在今年年末提出申请,如果成功,试验会在明年年初开始。桑加莫还计划申请开展一些其他体内基因编辑试验,包括对血液疾病——血红蛋白病和β-地中海贫血症的治疗。
不过,桑加莫并非唯一一家计划开始在人体中测试这种方法的公司。11月3日,位于马萨诸塞州的生物科技初创企业——爱迪塔斯医药公司宣布,希望到年开始一种涉及体内基因编辑疗法的试验。研究人员将把编码CRISPR/Cas9基因编辑体系的DNA注射进患有一种罕见视网膜疾病——先天性黑朦的病人眼中,以修正一个变异基因。
无论是体内还是体外疗法,都会引发基因组中其他地方的剪切和突变,但体内疗法会带来另一种担忧,因为传递DNA的载体在被注射后能在人体中保持很多年的活性。正在研究血友病IX因子基因疗法的宾夕法尼亚大学生物学家ValderArruda担心,这会造成无法预见的影响,比如对DNA剪切酶产生免疫反应。不过,桑加莫公司表示,尚未在动物研究中发现此类破坏性影响的证据。
Qasim则表示,体内编辑的其他挑战包括,确保足够的靶细胞真正被编辑,以及载体能将“载荷”运送到身体的正确部位。(宗华)
(中国科学报-11-18)
基因编辑技术治愈致命白血病
最近,医院(GOSH),采用一种新的治疗方法,利用“分子剪刀”来编辑基因,产生设计的免疫细胞,对其进行编程,用来治疗耐药性的白血病。延伸阅读:基因编辑研究热潮引发伦理学争论。
这种治疗方法,以前仅在实验室进行过测试,现在用于一岁的Layla,她患有复发性急性淋巴细胞白血病(ALL)。她现在战胜了癌症,而且表现很好。
这一突破来自于GOSH和UCL儿童健康研究所(ICH)的开创性研究团队,他们共同为一些非常罕见的儿童疾病,开发治疗方法。
化疗可成功地治疗许多白血病患者,但对一些患者也可以是无效的,特别是侵袭性疾病,癌细胞可以保持隐蔽并对治疗药物发展出耐药性。最新的科技进步,已经促进了许多疗法的发展,在这些治疗策略中,研究人员从患者收集了免疫细胞(称为T细胞),并用基因疗法进行编程,来识别并杀死癌细胞。多个临床试验正在进行中,但白血病患者,或那些接受过几轮化疗的患者,往往没有足够多的健康T细胞供我们收集和修改,因此,这种类型的治疗对他们是不合适的。
现在,GOSH的一个研究小组,用来自供体的修饰性T细胞,称为UCART19细胞,来治疗一名一岁大的侵袭性ALL患者,她接受过化疗但失败了,姑息治疗被认为是剩下的唯一选择。
这种治疗方法,通过向健康的供体T细胞添加新的基因,将它们武装起来对抗白血病。利用分子工具(TALEN)——就像非常精确的剪刀,把特定的基因切断,以使T细胞表现在两种特定的方式。首先,细胞在一种强大的白血病药物面前变得不可见,这种药物通常会杀死它们,然后它们被重编程,只靶定和对抗白血病细胞。
GOSH和UCLICH的团队连同伦敦大学和Cellectis生物科技公司的研究人员,一直都在开发这些供体T细胞的“常备”细胞库,已被用于临床试验前的最后阶段测试。在听说了这个婴儿的情况之后,这个研究小组得到了特别的许可,提早尝试新的治疗方法。
UCLICH细胞和基因治疗教授、GOSH顾问免疫学家WaseemQasim解释道:“这种方法在实验室中是非常成功的,所以当我听说这个孩子的病情别无选择时,我想我们为什么不使用新的UCART19细胞呢?这种治疗是高度实验性的,我们必须获得特别的权限,但是她非常适合这种类型的方法。”
患者的父母也热衷于尝试新疗法。妈妈Lisa说:“我们不想接受姑息治疗,所以我们要求医生为我们的女儿尝试任何治疗,哪怕是以前没有尝试过的。”
这种治疗包括1ml的UCART19细胞,通过静脉置管传递约10分钟。在细胞被传递后,患者在隔离中度过了数个月的时间,以保护她免受感染,这时她的免疫系统是非常虚弱的。在这段时间,病人一般表现良好。
几个星期后,有迹象表明,治疗发挥了作用。GOSH骨髓移植主任、患者的主治医生PaulVeys教授说:“这是第一次使用这种疗法,我们不知道它是否会以及何时起作用,所以当它起作用的时候,我们欣喜若狂。她的白血病是如此的具有侵袭性,这样一种反应几乎是一个奇迹。”
一旦医生们确信白血病细胞被清除,患者就接受了骨髓移植,来代替她那已经被治疗消灭的整个血液和免疫系统。孩子现在在家里恢复得很好,只是她要定期回到GOSH检查,她的骨髓细胞是健康的,血细胞计数持续正常化。
Qasim教授说:“我们只是在一个很坚强的小女孩身上采用了这种疗法,我们还不能宣称这将是所有的孩子一个合适治疗方案。但是,这是新基因工程技术使用的一个里程碑,对这个孩子的影响是惊人的。如果能够重复,这可能是治疗白血病和其他癌症的一个巨大进步。”
由Cellectis公司资助的正式临床试验,计划在更大的患者群体中检测UCART19细胞,定于年初开始。
Cellectis公司的董事长和首席执行官AndréChoulika博士说:“Cellectis公司的主要目标是,为癌症患者提供一种方便、性价比高、现成的异体CAR-T疗法。第一个基因编辑UCART的临床试验即将到来,它可能是肿瘤免疫治疗的一次革命的开始。”
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