基因编辑婴儿:小丑与历史(巡山报告1)
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既然如此,大家岂不是白高兴一场?

当然不是。

“柏林病人”和“伦敦病人”的治疗方案没法直接照搬和推广,但是这种治疗方案的逻辑却可以深入分析和借鉴。

我们先退回一步,解答一个刚才咱们专门按下不表的技术问题:

为什么移植了携带CCR5-Δ32基因缺陷的骨髓干细胞就可以治愈艾滋病?或者说,为什么那些携带CCR5-Δ32基因缺陷的人,天生就对艾滋病免疫?

这个话题在上一个故事里我们已经聊了一点,这里展开再讨论讨论。

这是因为,和所有的病毒一样,艾滋病病毒在脱离宿主细胞的时候都呈现出静止不动的非生命状态,不会自我复制,也没办法搞破坏。因此,在进入人体之后,艾滋病病毒首先就需要找到能让自己容身、允许自己复制繁殖的宿主细胞,才能重新“活”过来。在这个过程中,它们的寻觅对象,是免疫细胞表面一个名叫CD4的蛋白质分子“路标”,通过这个路标,艾滋病病毒就可以精确地找到人体当中的某一类免疫细胞,进入这些细胞,疯狂自我复制,最终导致人体免疫细胞的死亡和人体免疫功能的重大缺陷。

但是请注意,艾滋病病毒进入免疫细胞的过程中,除了需要CD4“指路”,还需要免疫细胞表面另一个蛋白质分子帮忙“开门”才行。这个负责开门的分子,主要是CCR5。

这也就意味着,如果人体携带CCR5基因的遗传缺陷,那么艾滋病病毒进入人体之后,可能根本就无法识别和入侵免疫细胞,让人患病。

更妙的是,就像我在前面所说的那样,人群当中就存在CCR5的天然遗传变异——CCR5-Δ32基因缺陷,而且这些人看起来也并没有什么严重的健康问题。

也就是说,在患者自身的免疫细胞内引入CCR5-Δ32基因缺陷,可以在不影响患者健康的情况下,起到治疗甚至是彻底治愈艾滋病的效果。这个办法绕过了繁琐、危险,而且存在不确定性的造血干细胞移植,至少在理论上具备更大的普适性。

特别是在最近二三十年,一类名为“基因编辑”的技术风起云涌,赋予了人类精确操纵人类基因特定位点和特定序列的能力。利用基因编辑技术修改CCR5基因,治疗艾滋病,就具备了技术上的可行性。

在2014年,美国圣加蒙公司主导的一项早期临床试验中,医生们抽取了12名艾滋病患者体内的淋巴细胞,利用一种名叫“锌指蛋白核酸酶”的基因编辑技术,破坏了这些细胞中的CCR5基因。然后,医生们再将这些经过改造的细胞重新输回患者体内。Tebas P et al, 'Gene Editing of CCR5 in Autologous CD4 T Cells of Persons Infected with HIV, ' N Engl J Med, 2014.

在手术完成后医生们发现,至少在几周的时间内,患者体内的艾滋病病毒的数量下降,而免疫细胞的数量显著增加,显示这项研究取得了初步的成功。这项临床研究正在持续开展,在未来几年里,我们将会看到更多的临床数据。

除此之外,基因编辑技术的快速发展,特别是近几年来出现的CRISPR/cas9基因编辑技术,将有可能进一步推动这个治疗方案的升级。也许在不久的将来,这个方案将可能在更多的患者身上,重复“柏林病人”和“伦敦病人”的奇迹。

就在2019年9月11日,一群中国科学家(北京大学邓宏魁、首都医科大学附属北京佑安医院吴昊,以及解放军总医院第五医学中心陈虎)就已经率先报道了类似的尝试。

他们也遇到了一位同时患有艾滋病和血癌(这次是急性淋巴细胞白血病)的男性患者,也同样尝试了用造血干细胞移植的办法治疗患者的血癌。只不过,和“柏林病人”与“伦敦病人”的情况不同,这群中国科学家虽然为他找到了配型合适的骨髓捐献者,但这位捐献者却不携带CCR5-Δ32基因缺陷。这一点并不让人惊讶,毕竟这种基因突变在中国人群里极其罕见。Xu L et al, 'CRISPR-Edited Stem Cells in a Patient with HIV and Acute Lymphocytic Leukemia, ' N Engl J Med, 2019.

于是这群中国科学家退而求其次地利用了CRISPR/cas9基因编辑技术,直接动手修改了骨髓捐献者捐出的干细胞,然后再将这些修改过的细胞移植到患者体内。你看,这个操作有点类似于“伦敦病人”+圣加蒙公司的临床研究,将骨髓移植和基因编辑两项技术结合了起来。

这项研究取得了部分的成功——当然这取决于你如何定义成功。

正如预料的那样,干细胞移植彻底治愈了患者的血癌,在两年多的观察期当中,血癌没有任何复发的迹象。而基因编辑这项新加入的操作看起来也确实安全可控,被编辑过基因的细胞在患者的体内稳定地扎根下来,稳定地分裂产生各个类型的免疫细胞,也没有带来什么健康方面的风险。

但是如果你的关注点是艾滋病治疗,那结果就不那么乐观了。造血干细胞进行基因编辑的效率实在太低——数据显示,只有5%~10%的骨髓细胞,只有大约2.5%的外周血淋巴细胞被成功编辑了CCR5基因。这么一丁点细胞实在是不足以让患者获得对艾滋病病毒的抵抗力。实验数据也显示,患者仍然需要持续接受药物治疗才能压制体内的艾滋病病毒,一旦停药,艾滋病病毒的数量会急剧增加(事实上也有人怀疑给患者停药这项操作可能根本就不需要进行,因为如此低的基因编辑效率,理论上就不可能产生对艾滋病病毒的抵抗力)。

换句话说,这项临床研究固然部分证明了基因编辑操作的安全性,但是还远不足以说明这项技术真的可以帮助更多的艾滋病患者对抗疾病。更多的研究——特别是如何提高基因编辑的效率——还在前头等待着科学家们。

而这当然不是一个轻松的任务。总的来说,在移植过程中的造血干细胞是一群相当“懒惰”的细胞,各项生物学活动都被降低了,这一点大大降低了基因编辑的效率。而与此同时,为了满足治疗血癌的需要,被移植的造血干细胞数量又得特别大(10的10次方数量级)。这样一来,用什么方法能够对如此庞大数量的细胞进行基因编辑操作,又能保证足够的成功率,还不能无意间编辑破坏了其他不该被编辑的基因,这是一个相当有挑战性的任务。

当然了,一旦基因编辑技术本身发展成熟,在更广阔的战场上,这项技术的应用场景绝不仅仅是艾滋病一种疾病。许多人类疾病都和某个或者某几个特定基因有关:许多病原体进入人体细胞需要类似CD4/CCR5基因的“帮助”;许多先天性遗传病患者存在某个基因的缺陷;甚至许多家族性的慢性疾病也都和数个基因的变异有密切关系。定点编辑和修改基因的技术,也有可能帮助到这些人。