世界上第一个成功移植人类造血干细胞的基因编辑器

一个类似“柏林病人”(世界上唯一治愈的艾滋病患者)的病例出现在北京。患者和“柏林患者”均患有血液肿瘤和艾滋病，治疗方案为造血干细胞移植。不同之处在于前者通过基因编辑获得具有CCR5基因突变的造血干细胞，而后者具有天然突变。

9月12日《新英格兰医学杂志》，北京大学生命科学学院邓鸿逵教授、解放军总医院第五医学中心胡琛教授、首都医科大学附属佑安医院吴浩教授等一批中国学者在网上发表了《利用基因编辑技术优势补充“柏林病人”——的探索》。这是世界上第一次通过基因编辑使人类造血干细胞中的趋化因子受体5基因失活，并将经编辑的干细胞移植到患有急性淋巴细胞白血病的感染了艾滋病病毒的患者体内。

由基因编辑的造血干细胞可以在患者体内存活，并从“少数外来者”复制到“绝大多数土著人”，这是治愈艾滋病的关键。

“这个研究结果是第一步。这证明基因编辑后的造血干细胞在人体内是安全的，可以存活，甚至可以“在逆境中茁壮成长”北京大学生命科学学院教授邓宏奎告诉《每日科学》，研究小组将继续提高基因编辑效率，调整治疗计划，以达到治愈的目的。

“经过基因编辑的T细胞体现了更强的抗敌能力”

"在研究开始时，我们最担心的是它们的生存。"邓宏奎说，他们指的是经过基因编辑的干细胞。邓宏奎解释说，干细胞实际上在进入新环境时非常脆弱。病人接受了骨髓切除。如果经过基因改造的干细胞难以在体内存活，患者的生命将处于危险之中。

因此，保险方法是“两者都输入”，既输入已编辑的单元格，也输入未编辑的单元格。

然而，保险方法往往不是最有效的方法。伴随的未编辑细胞可能会阻碍编辑细胞发挥其最大效率，如竞争，“由于干细胞的竞争定殖，体内检测到的基因编辑效率将相应降低。”邓鸿逵说道。

未经编辑的细胞也可能成为“猪的队友”，助长病毒攻势。清华大学艾滋病综合研究中心主任张在接受媒体采访时表示，在暂停使用抗艾滋病药物期间，病毒出现反弹，可能是因为非遗传性CD4 T细胞(干细胞分化)为病毒的复制和反弹提供了场所。

这是一个艰难的选择。最后，为了最大限度地保证患者的利益和临床安全，该团队选择了最安全的方案来保证白血病的治疗。

最终的结果让研究团队很高兴，当共同面对对手艾滋病毒时，经过基因编辑的T细胞显示出更强的抗敌能力，T细胞总数从2.96%增加到4.39%，比之前的比率高出1.5倍。

使用8种“剪刀”,提效率、防脱靶

CRISPR基因编辑技术的编辑效率和误靶效应一直阻碍着其向临床应用的发展。为了使其符合临床要求，邓鸿逵和他的团队打了一套“组合拳”。

“造血干细胞大多处于‘静止状态’，很难单独处理。适用于其他干细胞的基因编辑方法可能对它们不起作用。”邓鸿逵说：“例如，如果放入编辑的剪刀，整个单元将不会活动，也不会驱动编辑的剪刀。”

邓鸿逵的团队在预先建立了经实验动物验证的技术体系的基础上，探索了各种条件，建立了一种能进行基因编辑的造血干细胞预处理培养方法，既能使其“移动”，又不破坏其干燥性、稳定性和生存能力。

该团队尝试了8种导入“剪刀”的转染方法，并探索了通过缩短编辑时间和引入配对指导RNA策略来提高编辑效率和降低漏检率的方法。

在真正的患者中，这些技术解决方案经受住了考验。邓鸿逵表示，研究结果给出了答案：基因编辑可以在持久性、未命中目标性和有效性方面进行临床测试。

外国媒体评论道：“这项研究表明，基因编辑技术似乎能够进行安全、有效和准确的DNA改变。”

未来一次治疗有望获得持久性疗效

"停药4周后，患者体内的艾滋病病毒数量反弹."邓宏奎说，尽管基因编辑的效率为17.8%，但由于同时注入未经编辑的细胞，人体内编辑细胞的比例徘徊在5%至8%之间。

与“柏林病人”所用的100%突变的天然趋化因子受体5的干细胞相比，5%-8%稍显薄弱。输入策略和基因编辑效率都是未来需要调整和努力的方向。

“将来，我们可以考虑简单地移植编辑过的干细胞，以改善编辑过的干细胞的植入。”邓宏奎说，研究已经验证了安全性和可行性，但基因编辑的效率仍需大大提高，以提高有效性。

邓鸿逵对编辑效率的提高表示乐观：基因编辑技术近年来不断发展，我相信一个安全高效的基因编辑技术系统即将开发出来。现有方法的优化也将在许多方面提高效率。将来，当造血干细胞经过基因编辑后能够产生足够的突变型T细胞来抵抗艾滋病病毒时，通过一次治疗就可以获得持久的治疗效果。

值得一提的是，尽管其基于与基因编辑婴儿事件相同的治疗原则，即，趋化因子受体5是防止艾滋病毒与t细胞结合的靶标，从而防止艾滋病毒损害人类免疫系统，但该研究是一项治疗性临床试验。同时，这项研究在成年人的体细胞中进行，从而避免了胚胎基因编辑的伦理争议。