基因剪刀为肺囊性纤维化患者带来希望

本文转自：中国科学报

囊性纤维化影响肺部，对有缺陷的细胞进行基因治疗具有挑战性。图片来源：SCIENCE PHOTO LIBRARY

本报讯 被称为基因剪刀的CRISPR基因编辑疗法在克服了先前阻碍基因治疗的主要挑战后，有望为肺囊性纤维化提供有效且持久的治疗。在6月13日发表于《科学》的研究中，研究人员成功利用该方法编辑了小鼠肺干细胞DNA，并至少持续了22个月，这基本是啮齿动物的一生。

“持续几个月的基因编辑治疗让我十分惊讶，这对各种肺部疾病的潜在治疗都是一个令人兴奋的消息。”论文作者之一、美国得克萨斯大学西南医学中心（UTSW）的Daniel Siegwart说。

Siegwart介绍，肺囊性纤维化是由基因突变引起的疾病，会导致肺和消化系统中黏液积聚。科学家此前已经开发出基因编辑技术，用以修饰有缺陷的肺细胞DNA。但是让治疗药物进入这些细胞是一项挑战，因为黏液和其他防御机制已经进化到可以阻挡病原体等进入肺部。

一个潜在解决方案是将基因编辑的分子工具搭载于脂质纳米颗粒（LNP）中，通过血液输送穿过免疫屏障。类似的纳米颗粒已应用于新冠疫苗，还有团队利用上述方式成功将基因编辑工具导入人体肝脏。

Siegwart说，由于LNP自然地靶向肝脏，因此，他带领团队在几年前对该介质进行了调整，使其靶向肺部。

在最新研究中，Siegwart团队给8周大的小鼠注射了携带CRISPR基因编辑工具的肺靶向LNP，以及一种使其能够识别基因编辑细胞的标记物。在接下来的22个月里，研究人员定期分析小鼠肺组织，每次都能发现标记物。

Siegwart说，结果令人惊讶，单个肺细胞通常最多只存活3周，然而，由于上述治疗会影响干细胞，干细胞不断分裂并产生新细胞，因此基因编辑似乎形成了一个编辑成熟细胞的补给池。

然后，研究人员对从具有特定基因突变的肺囊性纤维化患者身上提取的细胞进行了测试，发现嵌入纳米颗粒中的基因编辑系统成功修正了这些细胞中的突变。

最后，研究人员将肺靶向LNP静脉注射到经过基因改造的具有肺囊性纤维化突变的小鼠体内。10天内，该疗法修正了小鼠体内50%的肺干细胞突变。

比利时鲁汶大学的Marianne Carlon指出，这是遗传性肺病领域第一例利用肺靶向LNP高效进入肺干细胞进行基因治疗的事例。

Siegwart说，如果上述方法在人体试验中验证有效，那么肺囊性纤维化患者有望拥有和健康人一样的肺功能。（徐锐）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adk9428