Nature：基因编辑技术开启血友病治疗新篇章

　　

生物通报道  近日来自美国费城儿童医院的研究人员与加州“Sangamo BioSciences”生物医学公司的科学家们利用了一种称之为“基因编辑”的革命性基因治疗技术以“剪切”和“粘贴”基因的方式在实验鼠体内实现了血友病治疗。这一研究成果被科学家们视为数十年基因治疗研究的一个重要的里程碑。相关研究论文发表在6月26日的《自然》（Nature）杂志上。

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血友病也被称为皇室病，是一种很典型的遗传疾病。英国的维多利亚女王Victoria是历史上一位著名的血友病携带者，这位有“欧洲祖母”之称的女王，将血友病致病基因遗传至她的儿女，并由于其儿女同欧洲各王室进行广泛的联姻，从而使血友病波及了欧洲多个国家。

血友病的发病原因是由于患者的血液中先天缺乏某种因子，根据缺乏因子的不同分为三种类型：血友病甲（缺乏凝血因子Ⅲ，又称血友病A）、血友病乙（缺乏凝血因子Ⅸ，又称血友病B）和血友病丙（缺乏凝血因子Ⅺ）。出血症状是血友病的主要表现，一般为齿龈、舌、口腔、鼻，而膝、踝、肘关节处出血是其特征，最为常见。持续数月或数年则发生关节僵硬、畸形、肌肉萎缩，而致功能丧失。严重的病例有时出现内脏出血，如:消化道出血、泌尿道出血，而头部外伤引起的颅内出血常为该病致死的主要原因。由于血友病目前尚无彻底治愈的方法，人们将基因治疗视为根治这一人类遗传疾病的最终希望。

早在20多年前，科学家就致力于诱使哺乳动物的细胞通过基因重组，来对DNA片段进行置换，然而由于其DNA重组效率仅能达到百万分之一，因而无助于治疗疾病。直到数年前Sangamo的科学家合成了一种叫做锌指蛋白的分子。与一种能够“切割”DNA的酶结合，锌指蛋白能辨别并且绑定到一种特殊的基因上。这种蛋白质能够有效地将酶送往目的地——科学家想要切除的基因的前面。这样，这种特殊的酶就会将包括变异代码在内的一些碱基序列从DNA链上剪下，在锌指蛋白质的帮助下，科学家合成的新DNA片段将会与与人体内原有的基因链的结合。这就是“基因编辑”。

在新研究中，科学家们利用病毒作为载体，将“锌指核酸酶”物质送入到患有乙型血友病的活体实验鼠的肝脏细胞中，利用它精确地剪除了细胞DNA中基因序列上发生变异的部分。随后，再用病毒作为载体，将一段正确的基因序列送入细胞中，细胞在修复DNA链条的同时也就“粘贴”好了正确的基因序列。

研究结果显示转基因实验鼠的血液可在44秒内快速自行凝结，体内相应的凝血物质可恢复到正常量的3-7%。经历8个月的持续观察证实这一治疗未对实验鼠的生长、体重及肝功能造成任何毒性效应。

此前，研究人员只是对试管中的细胞“剪贴”过基因，这是首次成功在活体动物体内进行类似操作。这一研究的负责人、费城儿童医院血液病学家及基因治疗专家Katherine A. High表示此次成果从原则上证明了基因“剪贴”疗法的有效性，为将来开发出多种遗传疾病安全高效的治疗手段提供了一个有潜力的新策略。

这一研究工作获得了美国国立卫生研究所（NIH）以及霍华德• 休斯医学研究所的资金支助。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

In vivo genome editing restores haemostasis in a mouse model of haemophilia

Editing of the human genome to correct disease-causing mutations is a promising approach for the treatment of genetic disorders. Genome editing improves on simple gene-replacement strategies by effecting in situ correction of a mutant gene, thus restoring normal gene function under the control of endogenous regulatory elements and reducing risks associated with random insertion into the genome. Gene-specific targeting has historically been limited to mouse embryonic stem cells. The development of zinc finger nucleases (ZFNs) has permitted efficient genome editing in transformed and primary cells that were previously thought to be intractable to such genetic manipulation1. In vitro, ZFNs have been shown to promote efficient genome editing via homology-directed repair by inducing a site-specific double-strand break (DSB) at a target locus2, 3, 4, but it is unclear whether ZFNs can induce DSBs and stimulate genome editing at a clinically meaningful level in vivo. Here we show that ZFNs are able to induce DSBs efficiently when delivered directly to mouse liver and that, when co-delivered with an appropriately designed gene-targeting vector, they can stimulate gene replacement through both homology-directed and homology-independent targeted gene insertion at the ZFN-specified locus. The level of gene targeting achieved was sufficient to correct the prolonged clotting times in a mouse model of haemophilia B, and remained persistent after induced liver regeneration. Thus, ZFN-driven gene correction can be achieved in vivo, raising the possibility of genome editing as a viable strategy for the treatment of genetic disease.