比CRISPR更安全的碱基编辑技术，迎来第一位受试者

原文作者：Heidi Ledford

CRISPR技术的姐妹走到了测试阶段。

一项临床试验最近迎来了它的第一位受试者。它将检验碱基编辑技术是否可以被用来精准、安全地在一个胆固醇调控相关基因的DNA序列上进行单个字母的改变。这项技术是一个与CRISPR-Cas9系统有关的基因组编辑手段，但是与之不同的是，它不需要像后者一样先将两条DNA链都切断，就可以进行基因组的编辑。

在这项研究之后将进行另一项碱基编辑试验，计划在今年晚些时候治疗第一个受试者，目的是治疗一种遗传性血液疾病——镰状细胞贫血。

这两项临床试验预计都将在2023年报告结果，更多的碱基编辑治疗方法也正在一步步从实验室走向临床试验。“第一批临床试验正在展开，从CRISPR-Cas9到现在的单碱基编辑，这非常令人兴奋，”瑞士苏黎世大学研究基因组编辑临床应用的Gerald Schwank说，“我们还有很多东西要学。”

在CRISPR-Cas9基因组编辑中，Cas9酶会在要编辑的部位切断DNA的两条链。细胞的DNA修复过程会将两条链重新缝合在一起，但有时会出现错误。这意味着每次编辑都有可能出现一系列的DNA序列的改变。

单碱基编辑则相反，通过将只切一条DNA链的Cas9蛋白和另一个从化学上直接转换DNA碱基的酶偶联在一起。Cas9引导负责碱基编辑的酶到基因组上的正确位置，另一个酶就在这一位点上发挥作用，理想地只产生一次编辑。

这种精确程度令人振奋，人们希望该技术可以为遗传疾病提供比CRISPR-Cas9更安全、可控的治疗方法。自从单碱基编辑技术在2016年第一次问世以来，很多以不同方式改变DNA的单碱基编辑器已经相继被开发出来，它们有着更高的编辑效率以及更低的引入多余的基因改变的概率。

本周宣布的临床试验将使用一种单碱基编辑器，将编码PCSK9蛋白的DNA序列中的腺嘌呤（A）转换为鸟嘌呤（G）。PCSK9是调节血液中胆固醇水平的一个关键因子。该方法由马萨诸塞州剑桥市的Verve Therapeutics公司开发，目的是在患有杂合子家族性高胆固醇血症（heterozygous familial hypercholesterolaemia）的患者体内降低有活性的PCSK9的数量。这些患者血液中的胆固醇水平很高并可能因此导致心脏病。而降低PCSK9的活性已经被证明能降低胆固醇水平并减少心脏病风险，市场上也已经出现了几种能减少PCSK9活性的疗法。

在阿姆斯特丹大学医学中心研究肝脏疾病的Piter Bosma说：“这可能非常有前景。”Bosma指出，去年发表的针对猕猴（Macaca fascicularis）的临床前研究结果显示，该疗法将血液中的PCSK9水平降低了81%，并且降低了血液中的胆固醇水平，并且没有明显的有害副作用[1]。Schwank和他的同事在猕猴身上进行的另一项研究也证明了该疗法是安全的[2]。

尽管研究人员目前持谨慎乐观的态度，但他们仍将持续关注该疗法是否会引入任何脱靶的基因变化。对于重度高胆固醇血症的患者来说，疗法带来的好处也许能抵消掉这些副作用的风险，但研究人员仍需要长期的安全数据，才能确定这种治疗方法是否可以更广泛地使用。Bosma说：“也许很多年后会有答案，但现在暂时还不清楚。”

Verve公司的临床试验要直接在体内细胞里进行编辑。该团队已将碱基编辑的组件——编码改变DNA所需的酶的信使RNA，以及为这些酶“导航定位”到正确位置的额外RNA片段——封装在了脂质纳米颗粒中。这类似于COVID-19的mRNA疫苗采用的技术。这些纳米颗粒会集中在肝脏，这是生产PCSK9的关键部位。

即将进行的镰刀型细胞贫血试验则相反，将使用碱基编辑改变已从体内移出的造血干细胞的DNA。然后，经过编辑的细胞将被重新注入受试者体内。该试验将由同样位于美国剑桥的Beam Therapeutics公司进行，这家公司与Verve合作开发了胆固醇碱基编辑疗法。

其它的碱基编辑疗法也正在开发当中，旨在治疗包括白血病、一种被称为糖原贮积病（glycogen storage disease）的罕见代谢疾病，以及会导致失明的斯塔加德氏病（Stargardt’s disease）等疾病。更多CRISPR衍生的治疗方法正在准备进入临床。可以直接编辑RNA而不是DNA的特殊Cas酶也已经被发现（参见：基因编辑研究又下一城：更精准的CRISPR工具面世）。Schwank说，他的实验室已经从碱基编辑转向研究具有更高精确性的先导编辑（prime editing）技术：“一切都发展得飞快。”