近日，國(guó)際著名期刊nature發(fā)布重大消息，日本神經(jīng)外科醫(yī)生首次將"重新編輯的"干細(xì)胞植入帕金森病患者大腦，進(jìn)行疾病治療。在多項(xiàng)帕金森藥物臨床試驗(yàn)折戟的大背景下，給大家?guī)?lái)了一絲希望。

       這是人類(lèi)第二次嘗試用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞進(jìn)行人體疾病治療，通過(guò)重新編輯體細(xì)胞（如皮膚），使它們恢復(fù)到胚胎狀狀態(tài)，然后變成其他類(lèi)型細(xì)胞。

       京都大學(xué)的科學(xué)家利用這項(xiàng)技術(shù)將iPS細(xì)胞轉(zhuǎn)化為多巴胺能神經(jīng)元前體細(xì)胞。帕金森病患者因產(chǎn)生多巴胺的神經(jīng)元缺失導(dǎo)致顫抖和行走困難。

       今年10月，京都大學(xué)醫(yī)院的神經(jīng)外科醫(yī)生Takayuki Kikuchi將240萬(wàn)個(gè)多巴胺能神經(jīng)元前體細(xì)胞植入50多歲患者的大腦。在3小時(shí)的治療過(guò)程中，Kikuchi團(tuán)隊(duì)將細(xì)胞沉積到12個(gè)位點(diǎn)，這些位點(diǎn)被稱為多巴胺活性中心。之前，多巴胺能神經(jīng)元前體細(xì)胞已被證明可改善猴子帕金森病的癥狀。

       來(lái)自京都大學(xué)的干細(xì)胞科學(xué)家Jun Takahashi及其同事從該大學(xué)儲(chǔ)存的一系列IPS細(xì)胞中獲得了多巴胺前體細(xì)胞。該重新編輯皮膚細(xì)胞取自匿名供體。

       "病人表現(xiàn)良好，到目前為止沒(méi)有出現(xiàn)重大不良反應(yīng)。"Takahashi說(shuō)，"團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)觀察六個(gè)月，如果沒(méi)有出現(xiàn)并發(fā)癥，將在該患者大腦中植入另外240萬(wàn)個(gè)多巴胺前體細(xì)胞。"

       該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在2020年底之前再治療6名患有帕金森病的患者，以確保該技術(shù)的安全性和有效性。

       Takahashi表示，如果該項(xiàng)試驗(yàn)順利進(jìn)行，到2023年，他們可能有足夠的證據(jù)證明其有效性，根據(jù)日本的再生藥物快速審批制度，該藥物就可以出售給患者。"當(dāng)然，這取決最終額臨床效果"，他也說(shuō)。

       曾在2014年，Takahashi妻子，眼科醫(yī)生Masayo Takahashi從iPS細(xì)胞中制造了視網(wǎng)膜細(xì)胞用于治療眼疾。

       其他部分干細(xì)胞基因編輯科研成果概覽

       腫瘤

       2017年3月，中南大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)表了他們?cè)诨蚓庉嫺杉?xì)胞抑制腫瘤生長(zhǎng)研究領(lǐng)域的新進(jìn)展[1]。

       2018年4月，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們將CRISPR基因編輯技術(shù)同DNA條形碼技術(shù)結(jié)合有效地對(duì)癌癥的進(jìn)展進(jìn)行了追蹤，該方法對(duì)于未來(lái)研究人員進(jìn)行癌癥藥物檢測(cè)非常重要[2]。

       遺傳性疾病

       2011年10月，英國(guó)桑格研究所和劍橋大學(xué)的研究人員首次結(jié)合基因編輯技術(shù)對(duì)患者機(jī)體自身誘導(dǎo)干細(xì)胞（induced stem cell）的基因突變進(jìn)行編輯，修正了一種代謝性肝病患者細(xì)胞中的基因突變，這一研究進(jìn)展開(kāi)或能幫助重新調(diào)整患者自身的細(xì)胞，從而成功治療遺傳病[3]。

       2017年1月，美國(guó)國(guó)家過(guò)敏癥和傳染病研究所等機(jī)構(gòu)的研究人員利用基因編輯工具成功修復(fù)了源自X連鎖慢性肉芽腫病患者體內(nèi)造血干細(xì)胞中的一種缺陷基因[4]。

       當(dāng)移植到小鼠體內(nèi)后，這些經(jīng)過(guò)修復(fù)的造血干細(xì)胞產(chǎn)生功能正常的白細(xì)胞，這就提示著這一策略可能潛在能被用來(lái)治療X連鎖慢性肉芽腫病患者[5]。

       2018年2月，科學(xué)家們通過(guò)利用CRISPR/Cas9技術(shù)對(duì)杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良（DMD）癥患者機(jī)體的多能干細(xì)胞進(jìn)行改造產(chǎn)生了健康的心肌，有望治療杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥患者[6]。

       2018年2月，懷特黑德生物醫(yī)學(xué)研究所的研究人員利用一種基于CRISPR/Cas9的技術(shù)成功治療了脆性X染色體綜合征[7]。

       關(guān)節(jié)炎

       2017年4月，華盛頓大學(xué)的研究人員實(shí)現(xiàn)了成功利用CRISPR編輯干細(xì)胞來(lái)抵抗關(guān)節(jié)炎的目標(biāo)[8]。

       生殖領(lǐng)域

       利用基因編輯技術(shù)在生殖干細(xì)胞領(lǐng)域也取得了重要的研究成果，來(lái)自中科院上海生命科學(xué)研究院的李勁松博士長(zhǎng)期從事于體細(xì)胞重編輯與胚胎發(fā)育相關(guān)領(lǐng)域的研究。2012年，他們建立了只攜帶精子來(lái)源遺傳物質(zhì)的小鼠孤雄單倍體胚胎干細(xì)胞，并證明這一細(xì)胞能代替精子在注入卵母細(xì)胞后能支持胚胎發(fā)育產(chǎn)生健康的半克隆小鼠（半克隆技術(shù)）。然而單倍體細(xì)胞的"受精"能力隨著細(xì)胞的傳代逐漸丟失，特別是經(jīng)過(guò)基因編輯后，這些細(xì)胞再注入卵子中很難獲得健康半克隆小鼠。最近，李勁松團(tuán)隊(duì)通過(guò)將調(diào)控雄性印記基因H19和Gtl2表達(dá)的H19-DMR和IG-DMR敲除后獲得了能穩(wěn)定產(chǎn)生半克隆小鼠的"人造精子"。

       抗衰老

       2017年7月，中科院生物物理所劉光慧等研究人員成功實(shí)現(xiàn)了通過(guò)單堿基基因編輯重塑超級(jí)干細(xì)胞的目的。這種GES細(xì)胞能夠?qū)?xì)胞衰老和致瘤性轉(zhuǎn)化產(chǎn)生雙重抵抗作用，因此為開(kāi)展安全有效的干細(xì)胞治療提供了可能的解決途徑[9]。

       代謝疾病治療

       2018年3月，日本京都大學(xué)等處的研究人員通過(guò)研究開(kāi)發(fā)了一種新型的基因編輯方法，其能夠以較高的準(zhǔn)確度修飾人類(lèi)基因組中單個(gè)DNA堿基，這種新方法的特殊之處在于其能夠指導(dǎo)細(xì)胞自身的修復(fù)機(jī)制，從而就能為研究疾病相關(guān)的突變提供一對(duì)基因匹配的細(xì)胞。研究人員正在利用胚胎干細(xì)胞進(jìn)行人類(lèi)糖尿病臨床試驗(yàn)[10]。

       基礎(chǔ)研究及藥物開(kāi)發(fā)

       2017年，美國(guó)斯坦福大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們成功利用CRISPR修飾表觀基因組產(chǎn)生了一種能夠激活而不是切割DNA的CRISPR形式能夠?qū)⑴咛バ∈蠹?xì)胞轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞[11]。

       2018年4月，浙江大學(xué)的研究人員通過(guò)研究建立了對(duì)人多能干細(xì)胞進(jìn)行更高效和精準(zhǔn)的基因編輯技術(shù)體系-CRISPR-Cpf1技術(shù)，研究人員表示，CRISPR-Cpf1基因編輯系統(tǒng)能與小分子藥物進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)人多能干細(xì)胞進(jìn)行更加簡(jiǎn)單、高效和精準(zhǔn)的基因編輯，從而更好地應(yīng)用于基礎(chǔ)生物學(xué)研究、疾病模型構(gòu)建、藥物篩選和臨床轉(zhuǎn)化[12]。

       2018年5月，科學(xué)家們利用基因編輯技術(shù)以及人源胚胎干細(xì)胞技術(shù)繪制出了人類(lèi)基因組的藍(lán)圖，揭示了基因?qū)θ梭w健康以及疾病發(fā)生的作用。研究人員通過(guò)生成180000種不同的突變，對(duì)人類(lèi)基因組中的所有基因功能進(jìn)行了分析[13]。

       艾滋病

       2018年4月，國(guó)外的研究人員通過(guò)研究表示，利用基因編輯的干細(xì)胞或許有望消除HIV。研究者表示，使用基因編輯的骨髓干細(xì)胞可以顯著降低感染猴/人免疫缺陷病毒（SHIV）的豬尾獼猴休眠的"病毒水庫(kù)"的大小[14]。

       血液病

       2018年6月，刊登在國(guó)際著名雜志Cell上的一篇研究報(bào)告中，來(lái)自美國(guó)的科學(xué)家們利用CRISPR/Cas9技術(shù)成功改造造血干細(xì)胞，促進(jìn)CAR-T細(xì)胞療法有效治療急性髓性白血病[15]。

       近年來(lái)，干細(xì)胞基因編輯臨床開(kāi)發(fā)已取得了一定進(jìn)展，相信未來(lái)通過(guò)科學(xué)家們更為深入的研究必將能開(kāi)發(fā)出更多臨床有效治療多種人類(lèi)疾病的新型干細(xì)胞基因編輯手段。

       與此同時(shí)，干細(xì)胞進(jìn)行基因編輯的安全性、穩(wěn)定性及倫理也引起了很多人的擔(dān)憂；國(guó)內(nèi)在關(guān)鍵技術(shù)和理論原創(chuàng)性還需加強(qiáng)。

       近日，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局主辦、復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院協(xié)辦的人胚胎干細(xì)胞專(zhuān)利審查指南修改意見(jiàn)征求座談會(huì)在復(fù)旦大學(xué)舉行。會(huì)議圍繞人類(lèi)胚胎干細(xì)胞相關(guān)發(fā)明的審查指南修改建議和實(shí)施準(zhǔn)備展開(kāi)討論。專(zhuān)利局主動(dòng)出擊，干細(xì)胞領(lǐng)域研究和開(kāi)發(fā)已引起頂層設(shè)計(jì)重視。在一定道德政策框架內(nèi)，注重臨床轉(zhuǎn)化能力建設(shè)，借助政策東風(fēng)，將干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)。

       參考資料：

       Nature news

       生物谷

       1. Enhanced tumor growth inhibition by mesenchymal stem cells derived from iPSCs with targeted integration of interleukin24 into rDNA loci. Oncotarget. 2017

       2. Mapping the in vivo fitness landscape of lung adenocarcinoma tumor suppression in mice. Nature Genetics 2018

       3. Targeted gene correction of α1-antitrypsin deficiency in induced pluripotent stem cells. Nature. 2011

       4. Systematic quantification of HDR and NHEJ reveals effects of locus， nuclease， and cell type on genome-editing. Sci Rep. 2016

       5. CRISPR-Cas9 gene repair of hematopoietic stem cells from patients with X-linked chronic granulomatous disease. Science Translational Medicine 2017

       6. Correction of diverse muscular dystrophy mutations in human engineered heart muscle by single-site genome editing. Science Advances 2018

       7. Rescue of Fragile X Syndrome Neurons by DNA Methylation Editing of the FMR1 Gene. Cell 2018

       8. Genome Engineering of Stem Cells for Autonomously Regulated， Closed-Loop Delivery of Biologic Drugs. Stem Cell Reports 2017

       9. Genetic enhancement in cultured human adult stem cells conferred by a single nucleotide recoding. Cell Research 2017

       10. Microhomology-assisted scarless genome editing in human ipsCs. Nature Communications 2018

       11. CRISPR-Based Chromatin Remodeling of the Endogenous Oct4 or Sox2 Locus Enables Reprogramming to Pluripotency. Cell Stem Cell 2018

       12. Small molecules promote CRISPR-Cpf1-mediated genome editing in human pluripotent stem cells. Nat Commun. 2018

       13. Defining essential genes for human pluripotent stem cells by CRISPR-Cas9 screening in haploid cells. Nature Cell Biology，2018

       14. Differential impact of transplantation on peripheral and tissue-associated viral reservoirs： Implications for HIV gene therapy. PLoS Pathog 2018

       15. Genetic Inactivation of CD33 in Hematopoietic Stem Cells to Enable CAR T Cell Immunotherapy for Acute Myeloid Leukemia. Cell 2018