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IGI和UC联合体针对镰状细胞病的CRISPR治疗启动临床试验
FDA 批准了 CRISPR 的首次测试，以直接纠正导致镰状细胞病的遗传缺陷。
2014 年，在她获得诺贝尔奖的发明后两年 CRISPR-Cas9 基因组编辑, Jennifer Doudna 认为这项技术已经足够成熟，可以治愈一种毁灭性的遗传性疾病——镰状细胞病，这种疾病折磨着全世界数百万人，其中大多数是非洲人后裔。 美国约有 100,000 名黑人患有这种疾病。
动员当时新成立的创新基因组研究所 (IGI) 的同事——加州大学伯克利分校和加州大学旧金山分校之间的联合研究合作——他们试图修复单一 突变 使血液变红 细胞 扭曲和堵塞动脉，导致极度疼痛甚至死亡。 目前可用的治疗方法通常包括定期输血，但骨髓移植可以治愈那些能找到匹配捐赠者的人。
经过六年的工作，这种实验性治疗方法现已获得美国食品和药物管理局的临床试验批准，从而使基于 CRISPR 的疗法在人体中的首次测试能够直接纠正 β-珠蛋白中的突变 基因 镰状细胞病的罪魁祸首。 β-珠蛋白是其中一种 蛋白质 在负责将氧气输送到全身的血红蛋白复合物中。
预计需要四年时间的试验将由加州大学旧金山分校贝尼奥夫儿童医院奥克兰和加州大学洛杉矶分校广泛干细胞研究中心的医生领导，他们计划今年夏天开始招募六名成人和三名患有严重镰状细胞病的青少年。
IGI 的临床诊断实验室是在 Doudna 的领导下建立的，旨在为伯克利社区提供免费的 COVID-19 检测，将通过开发诊断方法来监测患者健康状况并跟踪试验效率，在对试验的分析支持方面发挥关键作用。治疗。
加州大学伯克利分校分子和细胞生物学和化学教授、霍华德休斯医学研究所研究员 Doudna 说：“我们有动力致力于寻求一种治疗方法，使全世界的患者都能获得并负担得起。” “这项试验的启动是这条道路上必不可少的第一步。”
其他试验已成功使用 CRISPR-Cas9 敲除抑制胎儿血红蛋白基因的基因，该基因通常在人类中被关闭。 该技术重新唤醒了胎儿基因，并且至少在三名患者中减轻了镰状细胞病的症状。
新试验是基因敲入：研究人员正在使用 CRISPR-Cas9 用修复版本替换有缺陷的 β-珠蛋白基因，目的是创造正常的成人红细胞并治愈这种疾病。
“这种疗法有可能通过产生一种比目前的 干细胞 来自骨髓捐赠者的移植，”加州大学旧金山分校儿科教授、临床试验和基因编辑项目的首席研究员马克沃尔特斯博士说。 “如果这成功应用于年轻患者，它有可能预防该疾病的不可逆并发症。”
另一项临床试验也使用 CRISPR 直接纠正镰状细胞突变，但方法略有不同，计划于今年开始，由 石墨生物 基于斯坦福大学 Matthew Porteus 实验室的研究。
患者是他们自己的干细胞捐赠者
该技术与重新唤醒胎儿血红蛋白的替代方法一样，需要收集患者的一些造血干细胞——产生全身红细胞的骨髓细胞——用于体外基因编辑。 移除这些细胞后，剩余的骨髓会被化疗破坏，从而为修复和重新注入的干细胞提供生长空间。
沃尔特斯也是加州大学旧金山分校贝尼奥夫儿童医院奥克兰血液和骨髓移植项目的乔丹家庭主任，他将与加州大学洛杉矶分校的医生兼科学家唐纳德科恩博士合作，他开发了 基因疗法 用于几种遗传性血液疾病，包括治愈一种严重联合免疫缺陷 (SCID)。 Kohn 还领导了一个 镰状细胞病不同类型基因疗法的临床试验，这涉及向患者的干细胞添加新基因以克服镰状细胞突变。
“基因治疗和基因编辑使每位患者都可以充当自己的干细胞供体，”该研究所微生物学、免疫学和分子遗传学、儿科以及分子和医学药理学的杰出教授 Kohn 说。 加州大学洛杉矶分校戴维·格芬医学院 和 加州大学洛杉矶分校广泛干细胞研究中心. “理论上，这些方法应该比从另一个人身上移植更安全，并且可以普遍使用，因为它们消除了在大海捞针中寻找匹配干细胞供体的需要。”
Kohn 将领导加州大学洛杉矶分校的实验室和临床试验活动，并监督用于临床试验的名为 CRISPR_SCD001 的药物产品的所有制造。 开发这种疗法的临床前工作由加州再生医学研究所资助； 国家心肺血液研究所领导的镰状细胞治疗计划； 和多丽丝杜克慈善基金会。
IGI 技术和翻译总监、加州大学伯克利分校分子和细胞生物学教授 Fyodor Urnov 将监督生物信息学和 基因组学 研究活动。
乌尔诺夫说：“值得注意的是，这项新试验来自一个由非营利学术机构组成的财团，他们的长期愿景是用负担得起的解决方案治愈这种疾病，使全球每个需要它的人受益。”
镰状细胞病是由身体的单一变化引起的 的DNA β-珠蛋白基因的代码。 新试验使用 CRISPR-Cas9 核酸酶 — 完全组装的 Cas9 蛋白和 向导RNA 针对 β-珠蛋白基因缺陷区域的序列，伴随着编码正确序列的短 DNA 片段——通过用正常 DNA 片段替换异常片段来刺激镰状突变的修复。 在这种方法中，患者的血液干细胞首先用电脉冲进行处理，从而在其细胞膜上形成孔。 这些孔允许 CRISPR-Cas9 平台进入干细胞并进入它们的细胞核以纠正镰状细胞突变。
“这种形式的目标 基因组- 编辑疗法是纠正足够多的干细胞中的突变，因此循环中的血液已经纠正了红细胞，”沃尔特斯说。 “根据我们在骨髓移植方面的经验，我们预测纠正 20% 的基因应该足以胜过天然镰状细胞并具有强大的临床益处。”
最终的制造协议使用 病毒用于编辑血液干细胞的免费方法，并已在与 FDA 协商后进行的临床前安全性/毒理学研究中得到验证。
未来的 CRISPR 疗法
虽然 UC 医生将当前的 CRISPR 疗法用于临床试验，但 IGI 科学家正在努力改进该技术，以便最终可以在体内完成镰状细胞突变的纠正，而无需移除干细胞或破坏骨髓。 因为骨髓还产生保护我们免受疾病侵害的白细胞，破坏它会抑制免疫系统并使患者面临更高的感染风险，甚至 癌症 直到注入的、纠正的干细胞可以繁殖和补充。
“目前，我们正在进行体外治疗，从骨髓中取出细胞以纠正体外的突变，”IGI 治疗交付主任罗斯威尔逊说。 “但在这段时间里——可能是几个月——骨髓正在恢复。 因此，当需要注入修正后的细胞时，患者必须接受积极的化疗，以清除骨髓并让这些修正后的细胞找到归宿。”
威尔逊乐观地认为，他和 IGI 的科学家可以找到一种方法，将 CRISPR 疗法直接发送到体内的骨髓，使用针对 CRISPR 的抗体 酶 到正确的干细胞。 其他科学家，他们使用工程 病毒 或脂肪滴—— 脂质纳米颗粒 — 将 CRISPR 酶运送到体内，但迄今为止都失败了。
“我们试图输送的分子在物理上更小——其他人试图输送到骨髓的纳米颗粒直径的八分之一——这可能会带来很大的好处，”他说。 “我们的自我输送酶应该能够到达骨髓。”
无论是体外还是体内的成功策略，为镰状细胞病开发的 CRISPR 平台都可以改变其他疾病的基因治疗。
“这就是 IGI 的愿景：第一个镰状细胞，但我们的努力将产生连锁反应，以治愈一般的血液疾病，如β地中海贫血，以及免疫系统疾病，”他说。 “造血干细胞是整个免疫系统的种子，因此理论上所有血液疾病都可以通过这样的干细胞疗法治愈。”
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资金： 这项研究由加州再生医学研究所、国家心肺血液研究所领导的治疗镰状细胞计划和多丽丝杜克慈善基金会资助。
媒体联络： 安迪·默多克，andymurdock@berkeley.edu
