近日，國際著名期刊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"干細胞植入帕金森病患者大腦，進行疾病治療。在多項帕金森藥物臨床試驗折戟的大背景下，給大家?guī)砹艘唤z希望。

       這是人類第二次嘗試用誘導多能干細胞進行人體疾病治療，通過重新編輯體細胞（如皮膚），使它們恢復到胚胎狀狀態(tài)，然后變成其他類型細胞。

       京都大學的科學家利用這項技術將iPS細胞轉化為多巴胺能神經(jīng)元前體細胞。帕金森病患者因產(chǎn)生多巴胺的神經(jīng)元缺失導致顫抖和行走困難。

       今年10月，京都大學醫(yī)院的神經(jīng)外科醫(yī)生Takayuki Kikuchi將240萬個多巴胺能神經(jīng)元前體細胞植入50多歲患者的大腦。在3小時的治療過程中，Kikuchi團隊將細胞沉積到12個位點，這些位點被稱為多巴胺活性中心。之前，多巴胺能神經(jīng)元前體細胞已被證明可改善猴子帕金森病的癥狀。

       來自京都大學的干細胞科學家Jun Takahashi及其同事從該大學儲存的一系列IPS細胞中獲得了多巴胺前體細胞。該重新編輯皮膚細胞取自匿名供體。

       "病人表現(xiàn)良好，到目前為止沒有出現(xiàn)重大不良反應。"Takahashi說，"團隊將繼續(xù)觀察六個月，如果沒有出現(xiàn)并發(fā)癥，將在該患者大腦中植入另外240萬個多巴胺前體細胞。"

       該團隊計劃在2020年底之前再治療6名患有帕金森病的患者，以確保該技術的安全性和有效性。

       Takahashi表示，如果該項試驗順利進行，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。"當然，這取決最終額臨床效果"，他也說。

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

       其他部分干細胞基因編輯科研成果概覽

       腫瘤

       2017年3月，中南大學的科學家們發(fā)表了他們在基因編輯干細胞抑制腫瘤生長研究領域的新進展[1]。

       2018年4月，斯坦福大學的科學家們將CRISPR基因編輯技術同DNA條形碼技術結合有效地對癌癥的進展進行了追蹤，該方法對于未來研究人員進行癌癥藥物檢測非常重要[2]。

       遺傳性疾病

       2011年10月，英國桑格研究所和劍橋大學的研究人員首次結合基因編輯技術對患者機體自身誘導干細胞（induced stem cell）的基因突變進行編輯，修正了一種代謝性肝病患者細胞中的基因突變，這一研究進展開或能幫助重新調整患者自身的細胞，從而成功治療遺傳病[3]。

       2017年1月，美國國家過敏癥和傳染病研究所等機構的研究人員利用基因編輯工具成功修復了源自X連鎖慢性肉芽腫病患者體內造血干細胞中的一種缺陷基因[4]。

       當移植到小鼠體內后，這些經(jīng)過修復的造血干細胞產(chǎn)生功能正常的白細胞，這就提示著這一策略可能潛在能被用來治療X連鎖慢性肉芽腫病患者[5]。

       2018年2月，科學家們通過利用CRISPR/Cas9技術對杜氏肌營養(yǎng)不良（DMD）癥患者機體的多能干細胞進行改造產(chǎn)生了健康的心肌，有望治療杜氏肌營養(yǎng)不良癥患者[6]。

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

       關節(jié)炎

       2017年4月，華盛頓大學的研究人員實現(xiàn)了成功利用CRISPR編輯干細胞來抵抗關節(jié)炎的目標[8]。

       生殖領域

       利用基因編輯技術在生殖干細胞領域也取得了重要的研究成果，來自中科院上海生命科學研究院的李勁松博士長期從事于體細胞重編輯與胚胎發(fā)育相關領域的研究。2012年，他們建立了只攜帶精子來源遺傳物質的小鼠孤雄單倍體胚胎干細胞，并證明這一細胞能代替精子在注入卵母細胞后能支持胚胎發(fā)育產(chǎn)生健康的半克隆小鼠（半克隆技術）。然而單倍體細胞的"受精"能力隨著細胞的傳代逐漸丟失，特別是經(jīng)過基因編輯后，這些細胞再注入卵子中很難獲得健康半克隆小鼠。最近，李勁松團隊通過將調控雄性印記基因H19和Gtl2表達的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現(xiàn)了通過單堿基基因編輯重塑超級干細胞的目的。這種GES細胞能夠對細胞衰老和致瘤性轉化產(chǎn)生雙重抵抗作用，因此為開展安全有效的干細胞治療提供了可能的解決途徑[9]。

       代謝疾病治療

       2018年3月，日本京都大學等處的研究人員通過研究開發(fā)了一種新型的基因編輯方法，其能夠以較高的準確度修飾人類基因組中單個DNA堿基，這種新方法的特殊之處在于其能夠指導細胞自身的修復機制，從而就能為研究疾病相關的突變提供一對基因匹配的細胞。研究人員正在利用胚胎干細胞進行人類糖尿病臨床試驗[10]。

       基礎研究及藥物開發(fā)

       2017年，美國斯坦福大學等機構的科學家們成功利用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形式能夠將胚胎小鼠細胞轉化為誘導性多能干細胞[11]。

       2018年4月，浙江大學的研究人員通過研究建立了對人多能干細胞進行更高效和精準的基因編輯技術體系-CRISPR-Cpf1技術，研究人員表示，CRISPR-Cpf1基因編輯系統(tǒng)能與小分子藥物進行組合，實現(xiàn)對人多能干細胞進行更加簡單、高效和精準的基因編輯，從而更好地應用于基礎生物學研究、疾病模型構建、藥物篩選和臨床轉化[12]。

       2018年5月，科學家們利用基因編輯技術以及人源胚胎干細胞技術繪制出了人類基因組的藍圖，揭示了基因對人體健康以及疾病發(fā)生的作用。研究人員通過生成180000種不同的突變，對人類基因組中的所有基因功能進行了分析[13]。

       艾滋病

       2018年4月，國外的研究人員通過研究表示，利用基因編輯的干細胞或許有望消除HIV。研究者表示，使用基因編輯的骨髓干細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"的大小[14]。

       血液病

       2018年6月，刊登在國際著名雜志Cell上的一篇研究報告中，來自美國的科學家們利用CRISPR/Cas9技術成功改造造血干細胞，促進CAR-T細胞療法有效治療急性髓性白血病[15]。

       近年來，干細胞基因編輯臨床開發(fā)已取得了一定進展，相信未來通過科學家們更為深入的研究必將能開發(fā)出更多臨床有效治療多種人類疾病的新型干細胞基因編輯手段。

       與此同時，干細胞進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憂；國內在關鍵技術和理論原創(chuàng)性還需加強。

       近日，國家知識產(chǎn)權局主辦、復旦大學基礎醫(yī)學院協(xié)辦的人胚胎干細胞專利審查指南修改意見征求座談會在復旦大學舉行。會議圍繞人類胚胎干細胞相關發(fā)明的審查指南修改建議和實施準備展開討論。專利局主動出擊，干細胞領域研究和開發(fā)已引起頂層設計重視。在一定道德政策框架內，注重臨床轉化能力建設，借助政策東風，將干細胞產(chǎn)業(yè)做大做強。

       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