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我國科學家完成首例基因編輯干細胞治療艾滋病和白血病患者

來源:中投投資咨詢網 2019-09-16 10:27中投投資咨詢網 A-A+

  造血干細胞移植治療白血病技術已日益成熟,然而,通過該方法同時治愈艾滋病目前還是一道全球尚在攻克的難題。

  艾滋病被發現的40年時間里,10年前的“柏林病人”和今年3月被報道的“倫敦病人”分別實現了“功能性治愈”和“持續緩解、需繼續觀察”。他們的主治醫師均采用了一套類似的“一石二鳥”的方:HIV-1患者在CCR5Δ32/Δ32造血干細胞移植后病情處于長期緩解,既讓他們白血病不再復發,又徹底治愈了艾滋病。

  9月11日,北京大學-清華大學生命科學聯合中心鄧宏魁研究組、解放軍總醫院第五醫學中心陳虎研究組及首都醫科大學附屬北京佑安醫院吳昊研究組合作在頂級醫學雜志《新英格蘭醫學雜志》(TheNewEnglandJournalofMedicine)發表了題為《利用CRISPR基因編輯的成體造血干細胞在患有艾滋病合并急性淋巴細胞白血病患者中的長期重建》(CRISPR-EditedStemCellsinaPatientwithHIVandAcuteLymphocyticLeukemia)的研究論文,建立了基于CRISPR在人成體造血干細胞上進行CCR5基因編輯的技術體系,實現了經基因編輯后的成體造血干細胞在人體內長期穩定的造血系統重建。

中国投资咨询网  區別于此前兩例病人直接移植“天然”CCR5Δ32/Δ32造血干細胞,鄧宏魁等人合作成立的研究團隊在全球范圍內報道了首例利用第三代基因編輯技術CRISPR-Cas9在HSPCs(造血干細胞和祖細胞)中編輯CCR5基因并成功移植到一名同時患有HIV和急性淋巴細胞白血病的27歲男性患者案例。

中国投资咨询网  基因編輯的造血干細胞移植流程圖。

  研究結果顯示,基因編輯后的造血干細胞移植治療使患者的急性淋巴白血病得到完全緩解,攜帶CCR5突變的供體細胞能夠在受體體內長期存活已達19個月,初步探索了該方法的可行性和安全性。

中国投资咨询网  北京大學官網報道對此研究表示,在成體造血干細胞上的基因編輯并不會對其他組織器官及生殖系統產生影響。該工作初步證明了基因編輯的成體造血干細胞移植的可行性和在人體內的安全性,將會促進和推動基因編輯技術在臨床應用領域的發展。

中国投资咨询网  HIV病毒之所以能夠摧毀人體的免疫力,因為它能感染免疫系統中十分重要的CD4+T淋巴細胞。絕大多數HIV入侵免疫細胞的過程中,需要借助CD4+T淋巴細胞表面的兩種“路標”蛋白來引路,一種是CD4,另一種就是CCR5。也有少數HIV入侵需要的第二種蛋白是CXCR4而非CCR5。

  而目前有大概1%的白人天生對艾滋病免疫。此前的研究在他們身上發現,編碼CCR5蛋白的基因出現了功能突變,對多數HIV來說也就失去了“路標”作用。

  值得一提的是,HIV入侵T細胞的主要共受體CCR5于1996年被發現,這認為是艾滋病領域的里程碑式進展,鄧宏魁即是主要發現者之一。

中国投资咨询网  在此番這項最新研究中,27歲的男性患者于2016年5月被相繼診斷出患有艾滋病和急性淋巴細胞白血病。經過1年的艾滋病抗逆轉錄病毒治療后,鄧宏魁、陳虎等人帶領的研究團隊將CCR5敲除后的供者來源的CD34+成體造血干細胞回輸到患有白血病合并艾滋病的患者體內,進行了長達兩年的移植重建及基因編輯效果的評價。

中国投资咨询网  研究結果顯示,在供者來源的CD34+細胞上實現了17.8%的CCR5基因敲除效率;移植后4周,患者白血病處于完全緩解狀態,供者型骨髓細胞嵌合率達100%;經過長達19個月的隨訪發現,患者白血病處于持續完全緩解狀態,供者型細胞完全嵌合,骨髓細胞中能夠持續檢測到CCR5基因編輯。

  另外,為初步探索治療的有效性,研究團隊對該患者短暫停止服用抗HIV病毒藥物。在短暫停藥期間,CCR5基因編輯的T細胞表現出一定程度抵御HIV感染的能力;19個月的觀察中也并未發現基因編輯造成的脫靶及其他副作用。

中国投资咨询网  研究團隊表示,這些結果表明,基于CRISPR的成體造血干細胞基因編輯技術能夠在患者體內實現長期穩定的基因編輯效果,經過編輯后的成體造血干細胞能夠長期重建人的造血系統。

中国投资咨询网  不過,值得注意的是,就目前的論文數據而言,研究團隊僅稱“在短暫停藥期間,CCR5基因編輯的T細胞表現出一定程度抵御HIV感染的能力”。

  清華大學醫學院教授、艾滋病綜合研究中心主任張琳琦點評表示,對于艾滋病的治療效果與未經過基因治療患者相比差別不大,主要反應在短暫的停藥期間,病毒反彈和CD4+T細胞下降等方面。這種現象的發生,很有可能是移植的成體造血干細胞本身是CCR5基因野生型和敲除的混合體,其中帶有野生型CCR5基因的CD4+T細胞,為病毒的復制和反彈提供了場所。

  張琳琦認為,這突顯提高基因編輯效率的重要性。此外,如何在成體造血干細胞基因編輯和移植之前,清除患者體內的艾滋病病毒,防止嵌合免疫重建細胞感染,阻止病毒復制和反彈,同樣是提高治療效果的關鍵。

  實際上,如何在造血干細胞中進行高效基因編輯一直是實現臨床應用的關鍵瓶頸。

  2017年,鄧宏魁研究組已建立了利用CRISPR/Cas9進行人造血干細胞基因編輯的技術體系。經過基因編輯后的人造血干細胞在動物模型中長期穩定地重建人的造血系統,其產生的外周血細胞具有抵御HIV感染的能力,該研究成果發表在《MolecularTherapy》雜志。

中国投资咨询网  為了實現該技術在此番臨床上的應用,鄧宏魁等人在上述基礎上又進行了一系列的優化。

  研究團隊認為,在今后的研究中,將進一步提高基因編輯效率及優化移植方案,有望加速基因編輯造血干細胞移植技術向臨床疾病治療轉化進程。

  另外,令人遺憾的是,作為全國造血干細胞移植領域的領軍人物,也就是本次論文的通訊作者之一、全軍造血干細胞移植中心主任、血液病專業委員會副主任、國家科技進步一等獎獲得者、中國科學院院士候選人、解放軍總醫院第五醫學中心(原307醫院)教授陳虎,已于2019年7月24日因病逝世,享年57歲。而攻克艾滋病正是陳虎的一大未完成的遺愿。

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關鍵詞:基因編輯
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