人体内基因编辑首例诞生,基因编辑技术正在创造历史

作者 | 发布日期 2017 年 11 月 22 日 11:42 | 分类 医疗科技 , 生物科技
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继今年 8 月美国科学家于《Nature》期刊发布成功运用基因编辑(gene editing)修改人类胚胎,近日基因编辑技术又一跃进,美国研究团队首次尝试在人体内编辑人体基因,期望永久修正病患 DNA 组成,进而治疗疾病,这项研究同时将为黏多醣症等先天代谢性疾病带来治疗的新希望。



44 岁男子布莱恩·麦德司(Brian Madeux)于 11 月 13 日,在美国加州奥克兰医院(Oakland hospital)接受首次人体内基因编辑人体试验,他接受静脉注射数以亿计的矫正基因及一项能精准切割 DNA 的基因编辑工具。

麦德司罹患了一项名为韩特氏症(Hunter Syndrome,黏多醣症第二型)的代谢性疾病,目前全世界有这项代谢疾病的人不超过 1 万人,其中一个原因是大多数病患于年少时病故,像麦德司一样状况的韩特氏症病患,他们缺少一项能分解特定碳水化合物的酵素,而这些无法分解的物质堆积在细胞里,渐渐造成身体各处的破坏。

病患会经常经历感冒及耳部感染、面部扭曲、听力减退、心脏问题、呼吸障碍、皮肤及眼部问题、骨骼及关节变形僵硬、肠道问题等,脑部及思考也都会受影响。

“许多病患都需要坐轮椅……他们从出生那刻开始,终其一生都要仰赖父母照顾。”遗传学专家 Chester Whitley 医师说,目前他正计划为这项研究招募受试病患。

目前的治疗方式为每周静脉注射缺乏的酵素,这能帮助病患舒缓一些症状,然而平均一年花费 10 万到 40 万美元,且这项疗程无法预防脑部伤害。

身为这项罕见疾病病患之一的麦德司,一共经历过 26 次手术,原因从疝气、拇囊炎、骨柱疼痛,到耳部、眼部及膀胱问题等。“似乎我的人生每两年就有一次手术发生。”他表示,去年差点死于支气管炎及肺炎的他说,“我差点就溺死在过量分泌的肺里”。

不过,麦德司的生命出现了转机。多年前他就积极参与基因编辑相关的研究,15 年前,他在奥克兰 UCSF Benioff Children’s Hospital 参与一项基因编辑试验时认识了未婚妻 Marcie Humphrey,她也是一名护士。“我很荣幸成为第一位接受这项尝试的受试者。”麦德司如此表示,“我愿意承担试验的风险,希望这能帮助到我以及其他人。”

过去几年有不少基因编辑研究,科学家透过在实验室修改人体基因,然后再将修改好的基因放回病患体内,也有许多基因治疗未涉及 DNA 编辑。

“随机引进大量 DNA 至体内,有时候有效,有时候什么事都不会发生,而有时候造成伤害。”斯坦福大学(Stanford University)的生物伦理学家 Hank Greely 说。有些基因治疗提供病患新基因,却无法控制在何处插入 DNA,这样的结果可能导致新问题如癌症发生。“这项基因编辑技术的优势就在于它能把基因放到你想放的位置。”一旦这项试验成功,将能为基因治疗(gene therapy)开启一扇大门。

“我们所做的就是切开你的 DNA,植入一段基因,然后把它缝合关上,外观根本看不出来。”Sandy Macrae 说。她是此次进行试验的公司 Sangamo Therapeutics 总经理,这间位于加州的公司正针对两项代谢疾病及血友病测试,“它将会成为你身体的一部分,并永远留在体内。”

也就是说,这过程不可逆,一旦编辑错误,也无法将基因移除。

“这真的是和自然力量玩游戏。”目前对这项科技的风险还未完全了解,但这样的研究还是有进行的必要,因为这些都是无法治愈的疾病,美国圣地牙哥研究机构(Scripps Translational Science Institute)的 Eric Topol 博士说。

身为核准此项试验的国家卫生研究院(National Institutes of Health)评审委员之一的 Howard Kaufman 博士表示,应有的防护措施已就定位,以确保受试者安全,“目前没有任何证据显示它的危险性。”且动物试验的结果相当令人振奋,他表示基因编辑技术的前瞻性好到无法忽视,因此“现在不是应该害怕的时候”。

这项初始试验将收纳 30 名成年病患以进行安全性评估,但最终目标是早期治疗孩童,让他们及早免于受到这项疾病带来的伤害。基因编辑技术或许无法改变过去疾病对病患造成的伤害,但希望能让病患不用再依赖每周的酵素治疗。

关于这项基因编辑技术

CRISPR 是近年备受注目一项基因编辑工具,但这项研究所用的是一项不同的工具,称为锌指核酸酶(zinc finger nucleases),它们就像分子级的剪刀,能找到并切断特定位置的 DNA。

这项治疗由 3 个组件组成:新的基因及两个锌指蛋白,各组件的 DNA 相关指引都放在一个已转化为不致病的病毒载体,目的在运送这些组件到细胞内,同时,数以亿计的复制基因也经由静脉注射至体内。

所有组件抵达肝脏后,细胞会依据这些指引来制造锌手指,并准备基因校正。这些手指用来切开 DNA,然后新的基因随之插入,接着新的基因就会指示细胞开始制造病患缺乏的这项酵素。

只要有 1% 的肝细胞校正过来,就能成功治疗这个疾病了,麦德司的主治医师,同时也是这项试验的主持人,Paul Harmatz 医师这么说。

“这项科技作用会如何?我们也还在学习。”但安全性测试结果十分良好,Carl June 医师说。这位宾州大学学者也正在进行基因治疗相关研究,但他并未参与此项试验。

基因治疗的风险为何?

基因治疗的安全性在早期研究受到很大的质疑。其中一项就是当作病毒的载体可能会触发免疫系统攻击,1999 年 18 岁的 Jesse Gelsinger 就此死于基因治疗试验。但新研究所用病毒不同,也证实比其他试验所用的安全许多。

另一个疑虑是植入新的基因会不会出乎意料的影响到其他基因。几年前曾经发生过,科学家利用基因治疗“泡泡男孩”这样的免疫疾病。许多病患因此发展出白血病(leukemia),因为新基因植入原始 DNA 的位置意外活化了癌症基因。

最后一项担忧就是这些病毒是否会进入身体其他地方?如心脏或卵子及精子而影响后代。医生说这项内建的基因保全将会确保这项编辑工程只在肝脏进行,就像一颗种子,只会在特定状况下发芽。

同时这项试验也并未涉及另一项较具争议性的基因编辑工程,也就是胚胎时期就接受基因编辑治疗以在出生前避免疾病发生,而像这样的改变会代代相传下去。

这项试验还有个小转折,麦德司原定再早些时候就要接受治疗。然而他和未婚妻从亚利桑纳起飞的航班被取消了,一直要等到星期一才有航班。终于他们搭乘上飞往加州的班机,再从 Monterey 机场乘车奔波了 160 公里才抵达奥克兰。

11 月 6 日麦德司接受了长达 3 个小时的输液,身旁围绕全身做好防护措施装备的 6 位医师及护理人员,以避免麦德司受细菌感染,麦德司的主治医师 Harmatz 一整晚都留在医院以确保麦德司的安全。

“我现在既紧张又期待”,麦德司一边准备出院一边说,“我这辈子都在等待,像这样能治好我疾病的机会。”此项试验预计一个月后能看到初步结果,完整的测试评估会在 3 个月后进行。让我们一同引颈期待成果。

(首图来源:百度百科)

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Hsu CF

总是对世界抱持一颗好奇心的大孩子。热衷吸取科技新知,喜爱学习并分享所知。结合了对科技及英语学习的热忱,著有《科技人迈向国际》一书。关心人文社会,对于生医产业有深度了解,期待透过文字带来正面的力量。
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