基因编辑奇迹：被遗忘的编辑器与争议科学家改写1岁男孩命运

　　

一个鲜为人知的基因编辑器，在一位寻求救赎的名誉扫地的基因治疗师的帮助下，可能治愈了一名患有致命代谢紊乱的1岁男孩。

上周，一家开发这种疗法的公司宣布，这一结果可能是首次成功地将治疗性基因拼接到一个“安全港”，一个特定的染色体位置，在那里它的整合不太可能破坏现有的DNA，从而引发癌症或其他问题。因为这个基因现在应该整合到婴儿的基因组中，在这个例子中是在男孩的肝脏细胞中，它应该随着器官和人的生长而持续存在。

这种名为ARCUS的基因编辑器是一种DNA切割酶（核酸酶）。在某些方面，它比更著名的CRISPR平台更简单，也可能更好，还可以帮助治疗其他遗传代谢疾病。这家名为iECURE的公司要到3月份才会公布治疗婴儿的数据。

但安全港疗法在第一位接受治疗的患者身上取得的明显成功，对iECURE联合创始人James Wilson来说意义非凡，他帮助开发了这种新疗法。“这是令人满意的，”26年前宾夕法尼亚大学（UPenn）基因治疗试验的联合研究员Wilson说，该试验导致了一名青少年死于一种较轻微的婴儿疾病，鸟氨酸转氨基甲酰基酶（OTC）缺乏症。这场悲剧使基因治疗领域倒退了数年，并使Wilson当时蒸蒸日上的事业脱轨。

其他研究人员对iECURE的声明很期待。因为，目前只有肝移植才能治愈早发性OTC缺乏症的婴儿，这种缺乏症是由于一种突变导致一种酶丧失功能，这种酶是将一种危险的代谢副产物氨转化为可排泄的尿素所必需的。没有非处方药，氨会在血液中积聚，并可能导致癫痫发作、脑损伤和死亡。但一些科学家警告说，基因插入策略可能会带来长期风险，包括肝癌。

“如果这能站得住脚，那就太棒了。但我有保留意见，”斯坦福大学基因治疗研究员Mark Kay说。

OTC和许多解毒酶一样，在肝脏中表达。在针对器官的传统基因治疗方法中，治疗性基因将以自由漂浮的DNA环的形式添加到其细胞中，而不会在染色体中结束。随着细胞分裂和死亡，这些基因会逐渐丢失。像CRISPR这样的基因编辑器可能会做得更好。它们主要用于通过使基因失能或改变其序列来治疗疾病，但由于它们可以精确地靶向DNA序列，理论上它们可以将基因插入选定的位置，以避免干扰所需基因或触发癌症基因。

八年前，Sangamo公司使用一种名为锌指核酸酶的基因编辑酶，将治疗性基因插入到一些患有代谢或凝血障碍的成年患者肝脏中的安全港染色体位点。但随着时间的推移，添加的基因并没有产生足够的有益蛋白质。

1999年Jesse Gelsinger死亡后，联邦监管机构禁止Wilson参加临床研究数年，此后Wilson重新开始治疗OTC缺乏症。Wilson的研究小组使用病毒将酶基因注入少年的肝细胞，引发了致命的免疫反应，Gelsinger因此死亡。

Wilson不再直接参与临床试验，但几年前，他帮助一家名为Ultragenyx的公司开发了一种基因疗法，帮助了一些患有轻度非处方药的成年人。它依赖于腺相关病毒（AAV），不同于Gelsinger试验中使用的病毒，将不能与人的DNA整合的基因拷贝传递到肝细胞中。但这对婴儿并没有长期的帮助，因为他们的肝脏正在生长，DNA环会随着细胞分裂而被稀释。

相反，Wilson想采用安全港的方法。在动物实验中使用CRISPR失败后，他转向了ARCUS，这是一种来自藻类的核酸酶，杜克大学（Duke University）的科学家在20年前发现了它，并将其塑造成一种可定制的基因编辑器。CRISPR需要一个引导RNA序列将其核酸酶带到目标DNA序列，而ARCUS酶本身就可以定位到它想要的位置。编辑器也比CRISPR小，因此更容易打包到AAV中。

杜克大学的科学家们成立了一家名为精准生物科学（Precision BioSciences）的公司，该公司一直在开发ARCUS来治疗各种疾病。该公司表示，基因编辑器可能比CRISPR更精确，尽管外部研究人员并不认为它更好。iECURE最近获得许可，Wilson开始测试ARCUS的一个版本，该版本旨在将OTC基因插入编码胆固醇调节肝酶PCSK9的基因附近。他们的想法是禁用该基因——人们可以安全地生活在没有它的情况下——并利用它的“开启”开关来强迫OTC基因的活动。

在iECURE赞助的对猴子（包括婴儿）的研究中，“效率惊人，”Wilson说，多达30%的主要类型的肝细胞被编辑，很容易产生足够的OTC来分解氨。这项工作导致了iECURE的临床试验，该试验于去年开始在男婴身上进行。OTC基因位于X染色体上，因此有突变的女孩通常有第二个副本来补偿。

接受第一次基因编辑输注的婴儿获得了两种AAV，一种携带ARCUS DNA，另一种携带OTC基因。在接受治疗前的头几个星期，他已经经历了两次氨引起的癫痫发作。但在治疗3个月后，他的血液氨水平下降，他已经能停止一种特殊的氨限制蛋白质饮食了。

该公司尚未通过肝脏活检显示OTC基因在PCSK9基因附近的预期安全港进入男孩的肝细胞。但在幼猴中，添加基因的表达在一年后并没有下降。iECURE的首席执行官Joseph Truitt说：“我们的团队非常有信心，这就是为什么我们要继续”以同样的剂量对更多的患者进行治疗。

这种治疗确实存在风险。婴儿的肝酶升高，这是对AAV免疫反应的常见副作用。但他们平息了。一个长期的担忧是，细胞可能会继续制造ARCUS核酸酶，而这种酶可能会进行脱靶切割，从而触发癌症基因。藻类蛋白质的持续存在也可能引发有问题的免疫反应。

该公司和Wilson说，他们的猴子数据表明，随着细胞分裂，ARCUS会减弱，而且这种核酸酶不会切割非预期的DNA序列。但Kay和其他人注意到，证明没有脱靶片段可能很困难。Wilson最近离开宾夕法尼亚大学，成为罕见病公司GEMMABio的总裁兼首席执行官。他承认，“无论我们使用什么编辑策略，都有可能修改所需基因之外的基因。”他说，这就是为什么在患有严重危及生命的疾病而没有有效治疗的婴儿身上进行测试的原因。

加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）的基因编辑研究员Fyodor Urnov也认为安全港方法值得一试，尽管存在风险：“尿素循环紊乱是毁灭性的，未满足的需求是巨大的，任何有意义的进展都是有价值的。”

但他也期待看到更详细的数据。“一种新型的编辑进入临床总是一个重要的时刻，”他说。