9月11日，北京大學-清華大學生命科學聯(lián)合中心鄧宏魁研究組、首都醫(yī)科大學附屬北京佑安醫(yī)院吳昊研究組以及解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學中心陳虎課題組在《新英格蘭醫(yī)學雜志》（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(xiàn)“治愈”艾滋病重要新策略

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

該研究論文的發(fā)表，意味著中國科研人員建立了基于CRISPR在人成體造血干細胞上進行CCR5基因編輯的技術(shù)體系，實現(xiàn)了經(jīng)基因編輯后的成體造血干細胞在人體內(nèi)長期穩(wěn)定的造血系統(tǒng)重建，同時，在成體造血干細胞上的基因編輯并不會對其他組織器官及生殖系統(tǒng)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(nèi)的安全性，將會促進和推動基因編輯技術(shù)在臨床應用領域的發(fā)展。

研究組致力突破臨床應用瓶頸

2007年，一名同時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，實現(xiàn)了艾滋病的“功能性治愈”。因此，通過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(nèi)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行高效基因編輯，一直是該領域?qū)崿F(xiàn)臨床應用的關鍵瓶頸。

2017年，鄧宏魁研究組建立了利用CRISPR/Cas9進行人造血干細胞基因編輯的技術(shù)體系。經(jīng)過基因編輯后的人造血干細胞在動物模型中長期穩(wěn)定地重建人的造血系統(tǒng)，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)會旗下期刊）上。為了實現(xiàn)該技術(shù)在臨床上的應用，在此基礎上進行了一系列的優(yōu)化。

中華骨髓庫提供適配骨髓

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

據(jù)了解，CRISPR/Cas9系統(tǒng)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(tǒng)，可通過其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行剪切以形成DSB，隨后啟動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細胞進行CCR5基因的CRISPR編輯（達到17.8%的CCR5基因敲除效率）之后回輸?shù)交加邪籽『喜滩〉幕颊唧w內(nèi)，并進行了長達近兩年的移植重建及基因編輯效果的評價。

研究發(fā)現(xiàn)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)過長達19個月的隨訪發(fā)現(xiàn)，患者白血病處于持續(xù)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(xù)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(xiàn)出一定程度抵御HIV感染的能力，在19個月的觀察中并未發(fā)現(xiàn)基因編輯造成的脫靶及其他副作用。結(jié)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(nèi)實現(xiàn)長期穩(wěn)定的基因編輯效果，經(jīng)過編輯后的成體造血干細胞能夠長期重建人的造血系統(tǒng)。本研究針對基因編輯安全性和有效性進行了一系列的優(yōu)化，首次在人體內(nèi)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值和臨床意義。

項目獲北京及國家相關基金支持

同時，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，而不會對其他組織器官及生殖系統(tǒng)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(tǒng)相關疾病的治療帶來新的曙光。研究團隊表示，在今后的研究中，將進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(zhuǎn)化的進程。

據(jù)介紹，此工作獲得了北京市科學技術(shù)委員會基金及天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室等基金的大力支持。北京大學鄧宏魁教授、解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學中心陳虎教授及北京佑安醫(yī)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域的領軍人物，在該研究中起到了關鍵作用。但陳虎教授于2019年7月24日因病逝世，沒有看到論文的發(fā)表，令人扼腕。