今天，來(lái)自美國德克薩斯大學(xué)的EricN.Olson團隊在《科學(xué)》雜志上發(fā)表重要研究成果[1]，他們在全世界范圍內首次實(shí)現在大型動(dòng)物身上直接成功完成CRISPR基因編輯，部分器官高達92%的恢復程度讓研究人員感到驚訝，連CRISPR技術(shù)的大牛JenniferDoudna也表示“自己難以控制自己的興奮”[2]。

這個(gè)成果向人們展示，CRISPR擁有在大型動(dòng)物體內直接編輯大量體細胞基因組的能力，為諸多疾病的治療鋪平了道路。畢竟，我們無(wú)法退回到受精卵時(shí)改變自己的基因。

為什么我們說(shuō)用CRISPR直接編輯大型動(dòng)物意義非凡？

因為以往的研究多是在體外對細胞進(jìn)行編輯，再送回體內。不過(guò)這種方法目前還主要用于少數血液疾病，對于擁有近40萬(wàn)億細胞的人類(lèi)，很多器官和組織的疾病就無(wú)法用這種方法治療了，比如肌肉或內臟等等。

也有在小鼠中直接注射CRISPR進(jìn)行體細胞編輯的試驗，但人體比小鼠大了幾百倍，需要高幾個(gè)數量級的CRISPR載體，可能要面臨更多的脫靶，更低的編輯效率，以及更強的免疫排斥等等問(wèn)題。小鼠離復雜的人體還差得太遠，這時(shí)大型動(dòng)物試驗的意義就凸顯了。

Olson團隊這次就是要解決這個(gè)問(wèn)題的。他們選擇的大型動(dòng)物是人類(lèi)的好朋友狗狗，治療的疾病是杜氏肌營(yíng)養不良癥。這種遺傳病在狗身表現了很多人類(lèi)的病理和臨床特征[3]，這也是選擇狗作為研究對象的原因之一。

杜氏肌營(yíng)養不良癥并不算罕見(jiàn)，全世界有超過(guò)30萬(wàn)患者。這種病是一種X染色體隱性遺傳病，所以主要發(fā)生在男孩身上。它會(huì )使患者全身性肌肉萎縮（注意是全身哦，心肝肺等部位的肌肉都包括在內），很小時(shí)便失去行走能力，后來(lái)甚至連呼吸的力量都會(huì )退化，通常在20-30歲時(shí)就會(huì )死于呼吸衰竭。

杜氏肌營(yíng)養不良癥發(fā)病的原因是dystrophin基因發(fā)生了突變，這個(gè)基因編碼的支架蛋白主要負責支撐肌肉結構。突變使這個(gè)支架蛋白失去功能，造成患者全身肌肉退化，包括骨骼肌和心肌等[4]。

這個(gè)基因結構非常復雜，包括79個(gè)外顯子。這些外顯子正常情況下，在翻譯后成蛋白后會(huì )有序地排列，就像一個(gè)樂(lè )高積木。但他們的第45-50個(gè)外顯子容易發(fā)生突變，然后就使積木變得奇形怪狀?？茖W(xué)家仔細研究發(fā)現，第45-50外顯子搗亂，反而會(huì )使相鄰的第51個(gè)外顯子受影響，讓它看起來(lái)像是外來(lái)者，阻礙整個(gè)積木的搭建[5]。

有意思的是，當科學(xué)家把這個(gè)51號拿掉之后，這個(gè)積木就能擺好了，功能也恢復正常。所以目前治療這個(gè)病的方法就是，讓基因轉錄時(shí)跳過(guò)這個(gè)51號，把它從積木中拿出去。但這個(gè)療法只能讓患者的這個(gè)蛋白到正常人0.22%-0.32%的水平，少得可憐[6]。

既然是基因上出了問(wèn)題，何不在基因上直接解決呢？身為上帝手術(shù)刀的Crispr戰士覺(jué)得自己可以大展拳腳了，身懷絕技正愁沒(méi)處施展抱負。

這次被選中的正是患有杜氏肌營(yíng)養不良癥的四只的可憐小狗，他們年僅1個(gè)月。而載著(zhù)CRISPR/Cas9去細胞內進(jìn)行基因編輯作業(yè)的正是腺病毒載體。這次作業(yè)的主要任務(wù)是在51號外顯子處進(jìn)行編輯，使其在轉錄時(shí)被跳過(guò)去。

腺病毒載體是在基因治療領(lǐng)域奮戰的老兵，在上一個(gè)基因治療時(shí)代便一直戰斗在最前線(xiàn)，雖然屢屢折戟，但壯心不已。這次與Crispr相遇，可謂絕配。

全身的肌肉細胞不可計數，首次出征，不可貿然全面進(jìn)攻，況且敵人隱藏在我方境內，若打草驚蛇，可能會(huì )傷及無(wú)辜。于是科學(xué)家決定先試探敵人虛實(shí)，重點(diǎn)進(jìn)攻一處。

科學(xué)家們首先選取了兩只患病的小狗，將帶有CRISPR/Cas9的腺病毒注射進(jìn)小狗的一處骨骼肌中。6周后，取注射過(guò)腺病毒的肌肉組織進(jìn)行檢測。對肌肉組織的進(jìn)行檢測發(fā)現，正常功能的Dstrophin蛋白表達量達到了正常小狗肌肉組織的60%，而未注射得病小狗的只有2%，非常明顯的恢復！而之前研究表明，恢復到15%就會(huì )有很明顯的治療效果[7]。

正常小狗與患病小狗肌肉注射Crispr前后組織蛋白水平

對肌肉進(jìn)行檢測發(fā)現，肌肉的萎縮癥狀明顯減輕，其他病癥也顯著(zhù)緩解。同時(shí)，檢查免疫標志也顯示，治療沒(méi)有明顯的免疫排斥反應，證明治療是有效且安全的。

正常小狗與患病小狗注射Crispr前后肌肉組織形態(tài)變化

初戰成功！

試探性進(jìn)攻，戰果不小，接下來(lái)就是全面進(jìn)攻了！

科學(xué)家們的最終目的是修正全身的肌肉組織，所以必須要擴大戰場(chǎng)，那么通過(guò)靜脈注射將CRISPR/Cas9載體運送到全身各處才是正途。同時(shí)，為了避免傷害到其他細胞的基因組，讓Crispr/Cas9系統只在肌肉中發(fā)揮作用，表達系統是用肌肉特異型啟動(dòng)子驅動(dòng)的。

他們根據小狗的體重調整了腺病毒的劑量，將腺病毒注射進(jìn)另外兩只患病小狗的血液中。注射8周后，取小狗身體各處的肌肉組織進(jìn)行檢測。蛋白含量分析顯示，目的蛋白在小狗的脛骨前肌、肱三頭肌、肱二頭肌、膈肌、心臟和舌肌的水平分別達到野生型的70%、25%、64%、58%、92%和5%。全身各處肌肉都有不停程度的恢復，尤其是心肌中，幾乎完全恢復！

正常小狗與患病小狗肌肉靜脈注射Crispr前后組織蛋白水平

對小狗的肝腎功能以及造血功能進(jìn)行檢測，發(fā)現各項指標都正常，治療并不會(huì )對小狗造成其他傷害。研究者們也對CRISPR/Cas9可能的脫靶效應進(jìn)行了檢測，與對照相比，并沒(méi)有發(fā)現脫靶存在。

本次對小狗的治療沒(méi)有造成不可控的安全性問(wèn)題，CRISPR/Cas9系統首次在大型動(dòng)物體內的實(shí)驗成功了。

當然，這次實(shí)驗樣本數量較少，只有四只，且對CRISPR/Cas9脫靶效應的檢測只進(jìn)行到6-8周，安全性問(wèn)題還需要更多更大的實(shí)驗進(jìn)行驗證。文章并沒(méi)有提及小狗生理狀態(tài)的恢復，比如肌肉力量等等，也還需要進(jìn)一步的探索。

此外，由于是對體細胞進(jìn)行的編輯，也就是說(shuō)新產(chǎn)生的細胞可能還是有缺陷的，疾病還是不能根治，不過(guò)與之前的療法相比，顯示了巨大的提升潛力。當然，腺病毒本身的價(jià)格還是挺貴的，對于很多人來(lái)說(shuō)難以承擔。

本文作者也表示，現在還不急于進(jìn)行人體試驗，還需要繼續檢驗它的安全性和持久性。

但是，本次研究的意義已不須我們多說(shuō)，僅治療8周就對全身的肌肉細胞產(chǎn)生了如此大的改善，且效率之高，令本研究的參與者都感到驚訝。

我相信CRISPR臨床治療的時(shí)代不遠了。