《CRISPR cas9系统使患有侵袭性癌症的小鼠寿命翻番》

  • 来源专题:生物安全网络监测与评估
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2020-11-25
  • 以色列科学家已经使用CRISPR的caso -9基因编辑系统在不损害其他细胞的情况下破坏老鼠的癌细胞。丹·皮尔教授说,他们的研究——这是此类研究中的首例——表明该系统可以用于治疗动物的癌症。他的研究发表在《科学进展》杂志上,该研究得到了同行评议。

    据Peer称,这个过程“没有副作用”,并在接受以色列时报采访时将其描述为“更优雅的”化疗。皮尔继续表示,他相信,当癌细胞以这种方式治疗时,它们再也不会活跃起来。皮尔认为,这项技术可能会延长人类的预期寿命。

    为了进行这项研究,科学家们使用了数百只患有两种最具侵袭性癌症的老鼠:胶质母细胞瘤和转移性卵巢癌。接受治疗的小鼠寿命比对照组延长了一倍,存活率提高了30%。

    Peer表示,他的团队计划开发一种治疗所有癌症的方法,他们的技术可以在未来两年内用于人类。目前,CRISPR caso -9仅用于治疗从体内取出的细胞上的罕见疾病。

    在未来,这种疗法可能会基于活检为每个患者量身定制。这一过程将决定他们是接受普通注射还是直接注射到肿瘤中。Peer接着说,他相信在不久的将来,会有许多基于基因信使的个性化治疗。

    这并不是CRISPR领域最近唯一的好消息。早在9月,顶点药品和CRISPR疗法——背后的公司CRISPR Cas-9平台——宣布,欧洲药品局(EMA)授予重点药物(主要)指定CTX001,试验性体外CRISPR Cas-9 gene-edited治疗镰状细胞病的治疗严重。自2015年以来,两家公司一直在达成一项战略研究合作协议,专注于使用CRISPR caso -9来发现新的潜在疗法。

    根据这两个组织之间的合作开发和合作商业协议,CTX001正在开发中。该产品是目前针对输血依赖型地中海贫血(TDT)和严重镰状细胞病开发的最先进的基因编辑方法。

    据Live Science网站报道,CRISPR是“有规律的间隔短回文重复集群”的缩写。Cas9代表Cas9蛋白质,一种切断外源DNA的酶。

    哈佛医学院的遗传学教授乔治·丘奇告诉新闻来源:“从操作上讲,你设计了20个核苷酸碱基对,它们与你想编辑的基因相匹配。”“然后RNA和蛋白质(Cas9)就会像一把剪刀一样,在那个位置切断DNA,最理想的情况是不会在其他位置切断。”

    一旦DNA被切断,细胞的自然修复机制就开始发挥作用。反过来,它们开始向基因组引入突变或其他变化。

    CRISPR Cas-9近年来非常流行,值得注意的是,它的效率大约是之前被称为TALENS的基因组编辑工具的四倍。

    纽约基因组中心的Neville Sanjana是纽约大学生物学、神经科学和生理学的助理教授,他告诉news source:“我认为公众对CRISPR的看法主要集中在使用基因编辑来临床治疗疾病的想法上。”“这无疑是一种令人兴奋的可能性,但这只是一小部分。”

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  • 《研究和医学技术的进步为侵袭性脑癌患者带来了希望》

    • 来源专题:生物安全网络监测与评估
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2021-03-05
    • 胶质母细胞瘤(GBM)是一种高致命性的脑癌,众所周知很难治疗。所有类型脑癌的5年生存率为33%,而GBM的5年生存率仅为5%。尽管它的预后一直很差,然而,基于最近的研究和医疗技术的进步,GBM患者可能有新的理由充满希望。 GBM的异质性给长期治疗带来了挑战 GBM是一种高度复杂和异质性的疾病,可能涉及多种遗传、分子和细胞机制。因此,不同患者的治疗效果会有很大差异,医生很难预测哪种治疗方案对特定的患者最有效。 最近的研究表明,根据驱动肿瘤发展和生长的潜在生物学机制,将GBM分为不同亚型是可能的。鉴别不同的GBM亚型可以帮助医生为每个患者确定最合适的治疗方案。 线粒体GBM亚型的鉴定提供了潜在的新的治疗途径 在最近发表在《自然癌症》杂志上的一项研究中,哥伦比亚大学瓦格洛斯外科医师学院和赫伯特·欧文综合癌症中心的科学家们根据肿瘤的核心生物学特征将GBM分为四个不同的类别。 这种分类方法不同于以前的大多数分类尝试,通常试图根据肿瘤的遗传特征来定义它们。科学家们认为,根据肿瘤的生物学特征而不是潜在的基因组成来分类,可以更好地了解哪种治疗方法对病人最有效。 科学家鉴定的GBM亚型之一是线粒体亚型。线粒体是细胞内的特化结构,起着“电池”的作用,为生物化学过程提供燃料。在线粒体GBM亚型中,线粒体过度活跃。 科学家们发现,抑制线粒体的药物可以在实验室培养的细胞和小鼠体内抑制肿瘤的生长。这些发现很有希望,因为它们为用线粒体抑制药物治疗人类GBM开辟了新的潜在途径,其中一些药物已经在临床试验中进行测试。 放射和小分子联合治疗可能为新诊断的具有特定遗传特征的GBM患者提供新的治疗选择 在另一项尝试中,Denovo Biopharma为GBM患者的特定亚群提供更有针对性的治疗,于1月开始III期试验,研究小分子enzastaurin (DB102)与替莫唑胺(Temodar)联合治疗和放疗。 在试验中,科学家们使用一种新的生物标志物,Denovo基因组标记1 (DGM1),来确定最可能受益于enzastaurin联合替莫唑胺和放疗的GBM患者的一个亚群。 该研究是评估enzastaurin在癌症患者中的第二项III期临床试验,第一个研究是在弥漫大b细胞淋巴瘤(DLBCL)患者中进行的。DLBCL试验也使用DGM1来确定联合方案中enzastaurin最可能获益的患者。 基于早期研究显示DGM1与enzastaurin的反应高度相关,enzastaurin联合方案有可能提高DGM1的GBM患者的生存几率。 GBM的新药物-设备联合治疗可能“把GBM变成一种可控制的疾病” 另一种即将出现的有希望的GBM疗法来自凤凰城巴罗神经学研究所的常春藤脑肿瘤中心、加利福尼亚州伯克利的SonALAsense公司和以色列海法的InsightTec公司的合作。这种治疗被称为声动力治疗(SDT),是一种非侵入性GBM治疗,结合了SonALAsense的专利配方氨基乙酰丙酸(ALA)和InSightec的无切口mr引导聚焦超声技术。 在动物实验中,ALA-SDT联合治疗被发现能快速杀死肿瘤细胞,同时触发细胞凋亡(程序性细胞死亡)。现在,这种疗法将进行人体试验。 在人体内,ALA通过静脉注射,之后可以被GBM细胞吸收。GBM细胞有一种独特的代谢成分(与正常脑细胞不同),导致它们吸收大量ALA。一旦被吸收,GBM细胞将ALA转化为荧光分子,称为原卟啉。 “原卟啉是关键,因为原卟啉可以做两件事,”医学博士斯图亚特·马库斯告诉《生物空间》。“如果你有很多原卟啉,你可以用光激活它,它可以释放出荧光能量,你可以使用它作为肿瘤标记物。或者,如果你使用更高能量的光,你可以使用光动力疗法。如果这是在肿瘤细胞中进行的,它会在细胞膜上穿孔,细胞就会死亡。它还可以敲开线粒体膜上的洞,然后释放细胞色素c,导致细胞凋亡。” 马库斯是SonALAsense的创始人、首席执行官和首席营销官。 虽然ALA-SDT技术是GBM的一种新的治疗方法,但类似的治疗方法已被用于治疗其他类型的癌症,如皮肤癌,并已被证明非常有效。与使用声音来激活原卟啉的ALA-SDT不同,皮肤癌的治疗使用光动力疗法(PDT),它使用光来激活原卟啉。马库斯领导了ALA-PDT系统的临床开发和FDA的批准。 虽然PDT对皮肤癌是可行的选择,但对脑癌则不太可行。为了利用光激活大脑中的原卟啉,需要侵入性光学探头,这就需要复杂且有潜在危险的脑部手术。SDT可以利用声波激活原卟啉,而不需要进行侵入性手术。 基于ALA-PDT治疗皮肤癌的成功,Marcus和SonALAsense团队对ALA-SDT治疗GBM寄予厚望。 Marcus说:“这将是第一种非侵入性、组织特异性的治疗方法,有可能将胶质母细胞瘤转变为一种可控制的疾病,使胶质母细胞瘤患者成为癌症幸存者。”
  • 《破解CRISPR引发的癌症恐慌》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-07-30
    • 在仅六年的时间里,CRISPR基因编辑已经历了一系列争议,包括引人注目的专利纠纷和对人类胚胎进行编辑(Nature, 2017, doi:10.1038/nature23305)引发的激烈伦理争论。最近,对这种DNA编辑工具基本安全性的担忧使得人们怀疑它精确地永久性修复遗传病的潜力。 通常,在小鼠或人类细胞系中进行的临床前研究中提出的安全性问题并未获得如此快速和广泛的媒体报道,更不用说公司股票的两位数下降了。但这正是CRISPR领域三大主要参与者---Crispr治疗公司(Crispr Therapeutics)、Editas医学公司(Editas Medicine)和Intellia治疗公司(Intellia Therapeutics)---所面临的反复出现的情景。 CRISPR基因编辑利用酶Cas9(蓝绿色)和向导RNA(紫红色)在这个经过编程的向导RNA确定的位点上切割DNA(绿色)。图片来自MOLEKUUL/Science Source。 最近的事件发生在今年的6月11日,当时发表在Nature Medicine上的两篇论文证实除非蛋白p53受到破坏或缺失,不然两种细胞系经常不受CRISPR基因编辑的影响。鉴于缺乏p53的细胞很容易发生癌变,因此这两篇论文提醒道,在人体治疗中使用经过CRISPR编辑的细胞之前,应该筛选它们是否具有功能性的p53。这三家公司没有开发与这两篇论文中测试的细胞相关的疗法,但是一旦新闻报道将癌症与CRISPR关联起来,这三家公司总共就损失了数亿美元。 Intellia治疗公司创新科学高级副总裁Thomas Barnes说,“对我而言,这两篇论文本质上是一个技术性的警示故事”,但是在新闻报道中,“我读到的内容是'CRISP导致癌症'。” Intellia治疗公司董事会成员、阿特拉斯风险投资公司(Atlas Venture)合伙人Jean-François Formela说,“市场对此作出的反应与25年前对基因治疗作出的反应差不多。” 对于任何导致DNA断裂的疗法来说,癌症一直是一个潜在的关注点,而将首次在人体中进行测试的传统形式的CRISPR就会导致DNA断裂。一种被称为Cas9的酶在向导RNA(gRNA)确定的特定位点上切割DNA双链螺旋。科学家们设计gRNA旨在最大限度地减少脱靶切割和不想要的切割,但总是存在可能发生额外切割的风险。“一次脱靶切割并不等于癌症。”但随着脱靶切割的数量在增加,破坏重要的抗癌基因(如p53基因)的几率也在增加。 在第一篇论文中,来自瑞典卡罗林斯卡研究所的Bernhard Schmierer及其同事们注意到相比于实验室培养的正常人细胞,CRISPR基因编辑在癌细胞中更频繁地发挥作用。Schmierer说,“这一发现或多或少具有偶然性。” 为了解释其中的原因,Schmierer团队研究了通常在人眼中发现的细胞,即视网膜色素上皮细胞,不过这些细胞经基因改造后发生永生化,这是一种在实验室研究中让细胞无限制增殖的常见做法。这些研究人员发现除非这些细胞缺乏功能性的p53,不然CRISPR在对它们进行编辑时表现比较糟糕(Nature Medicine, doi:10.1038/s41591-018-0049-z)。 蛋白p53以其在启动断裂基因的DNA修复中的作用而广为人所知,这让它获得了“基因组卫士”的绰号。Schmierer推断鉴于p53阻止CRISPR在他的团队使用的大部分细胞中高效地发挥作用,科学家们可能会在他们的实验和治疗中无意中地使用了经过基因编辑的但缺乏p53的细胞。虽然这并不意味着癌症会产生,但它看起来非常像一颗滴答作响的定时炸弹。 在第二篇论文中,美国诺华公司的Ajamete Kaykas及其领导的一个团队研究得出了关于p53的相同结论,不过这次是在人多能性干细胞中取得的(Nature Medicine, doi: 10.1038/s41591-018-0050-6)。Kaykas拒绝就这些结果对在其他细胞类型中进行CRISPR基因编辑意味着什么发表评论,但他表示诺华公司当前尚未利用多能性干细胞开展任何基于CRISPR的疗法。 其他人也在淡化这些研究结果的重要性。Intellia治疗公司的Barnes说,“我们不会在这些细胞上开展这方面的研究,因此故事到此结束。”Crispr治疗公司首席执行官Sam Kulkarni对此表示赞同。他说,“我想不出这会与如今的应用相关,但是在未来,它可能是这样子的。” 有些人对仅根据这个快速发展的领域的两篇论文作出结论感到担心。在美国加州大学伯克利分校研究CRISPR的Jacob Corn说,“我们一直都在寻找导致癌症产生的可能性。”到目前为止,他还没有发现任何这方面的暗示,而且他认为这两篇新的论文并不是对治疗的警示。他自己的实验室已观察到在具有功能性p53的细胞中进行了高效地编辑,而在缺乏p53的细胞中进行了较差地编辑---这刚好与这两篇论文的结果相反。“因此,p53可作为一种预测因子,但是它很可能并不是唯一的预测因子。DNA修复是比较复杂的。” 就这一点而言,Kulkarni已习惯了对CRISPR安全问题的短暂炒作。“我们每六个月左右就会遇见一次这样的炒作。” 故事开始于2017年5月,当时一篇发表在Nature Methods期刊上的论文提出Cas9在实验室小鼠的整个基因组中进行了无关的切割,这意味着CRISPR远没有许多人声称的那样精确(Nature Methods, 2017, doi:10.1038/nmeth.4293)。几个月后,Editas医学公司、Intellia治疗公司和几位科研机构的科学家利用他们自己的论文进行反击,质疑这篇论文中的结果。随着又有其他的报告指出所谓的脱靶切割实际上是由于这些小鼠的自然遗传变异(bioRxiv, 2018, doi: 10.1101/154450),今年3月30日,这篇论文被撤回了。 今年1月,美国斯坦福大学干细胞生物学家Matthew Porteus在预印本服务器bioRxiv上发表了一篇论文,指出一些人可能事先就存在针对源自细菌的Cas9的免疫力(bioRxiv, 2018, doi:10.1101/243345)。该论文导致媒体报道这提示着CRISPR可能不适用于人类,因此CRISPR相关公司的股票可能是毫无价值的。 同样地,这些CRISPR相关公司指出它们开展的实验有所不同。比如,Intellia治疗公司的最先进程序将利用CRISPR对肝细胞中的基因进行编辑。免疫系统将Cas9识别为外来物并对整个肝脏发起快速致命的攻击是非常糟糕的情形。Barnes说,“你可以列出理论上存在的问题”,但是Intellia治疗公司已经在小鼠、大鼠和非人类灵长类动物身上开展过这样的实验。他说,“这根本不会发生。” Sangamo治疗公司(Sangamo Therapeutics)是一家使用一种不同的被称作锌指核酸酶(zinc finger nuclease, ZFN)的基因编辑系统的公司,也目睹它的股票在癌症恐慌新闻中下降。该公司首席执行官Sandy Macrae说,“我们与CRISPR在不好的事情上捆绑在一起,但是当CRISPR方面的好新闻出现时,我们很少捆绑在一起。” 与CRISPR一样,锌指核酸酶基因编辑会在DNA中产生双链断裂。Sangamo治疗公司已在104名感染上HIV病毒的人体内进行了锌指核酸酶测试,而且最近在4名患上亨特综合征(Hunter syndrome)的人体内进行了测试。到目前为止,没有任何不良影响的迹象出现。 Macrae说,“至少在最初阶段,基因组编辑仅当疾病负担与这种迄今为止仍不清除的风险相平衡时才能开展。”对诸如HIV感染或癌症之类的严重疾病而言,人们可能很难区分疾病的自然进展或治疗的意外副作用。 CRISPR恐慌可能远未结束。斯坦福大学的Porteus说,“如今肯定有一种学术和新闻上的动机存在以至于这一过程很可能在未来重复发生。”比如,利用CRISPR开展的未受到监管的临床试验正在中国进行,并且Crispr治疗公司计划在美国开展的临床试验已被美国食品药物管理局(FDA)在未给出任何解释的情形下暂时推迟。公众担心对生殖细胞系进行的基因编辑会将基因变化传递给后代---这也是基因编辑公司坚决反对的---可能继续让CRISPR成为一个争议的主题。 随着这三家CRISPR相关公司利用CRISPR开展的首批临床试验在明年推出,它们也将面临着严格的审查。 阿特拉斯风险投资公司(Atlas Venture)的Formela说,“很多这些常人难以理解的、仍有待验证的与假设相关的论文可能让人们兴奋24小时。但是最终真正重要的是临床数据。”