基因编辑什么时候可以投入罕见病的临床治疗？

莺歌燕舞

基因编辑什么时候可以投入罕见病的临床治疗？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/356555119

大力水手

已经开始了。
罕见病又称为“孤儿病”，患病人数仅占总人口的0.65‰~1‰。然而虽然每种罕见病的患者较少，但国际确认的罕见病种类超过了7000种，目前全球约有3.5亿罕见病患者，因此罕见病并不罕见[1]。
约有80%的罕见病是由于基因缺陷所导致的，因此基因治疗就成为潜在的最佳治疗方式。基因治疗为患者导入具有功能的基因片段，可以通过一次治疗就可能达到持续性疗效，甚至治愈[2]。
随着分子生物学技术的发展，特别是以CRISPR-Cas9为代表的基因编辑技术的出现可以作为精确基因治疗工具，使得基因治疗的时代真正到来。当然，基因编辑并不只有CRISPR技术，目前临床试验中超过70% 的基因药物载体为病毒载体，常用于基因治疗的病毒载体包括逆慢病毒（LV）、腺相关病毒（AAV）、腺病毒（AdV）和转录病毒（RV）[3]。
以视网膜色素变性 (RP) 为例，其是最常见的遗传性视网膜变性疾病，而莱伯氏先天性黑朦 (LCA) 是一种严重的遗传性视网膜变性。在全球范围内，约 3,000 – 4,000名新生儿中就有1例患有RP，约33,000 名新生儿中有 1 例患有LCA。大约 5% 的 RP和 10% 的 LCA患者有 LRAT 或 RPE65 基因突变[4]，反正就是非常非常罕见了。。。。



正常视网膜的眼底镜图像



具有 RPE65 基因突变的病人的视网膜眼底镜图像

2017年12月美国食品药品监督管理局（FDA）宣布批准创新基因疗法Luxturna治疗患有RPE65基因突变引起的莱伯氏先天性黑朦（IRD），Luxturna是一种基于腺相关病毒载体的基因编辑治疗，也是首款在美国获批、靶向特定基因突变的“直接给药型”基因疗法。
从公布的Ⅲ期临床试验数据来看，接受治疗的29例患者中有27例患者的视力得到了显著改善，有效率高达93.1%[5]，1年后随访，21例患者仍然保持良好的治疗效果。Luxturna是直接在患者体内矫正基因，属于真正意义上的基因治疗，Luxturna的获批上市标志着基因治疗时代的正式来临。
其他罕见病，如B型血友病，地中海贫血，镰刀型细胞贫血症的基因治疗也都已处于临床试验研究阶段。



部分2009-2019年进行的基因编辑治疗罕见病注册临床研究

截止2022年底，已经有约40种基因疗法产品获得FDA批准[6]，罕见病将成为基因疗法的重点攻破领域。

感恩由您

我觉得提问的楼主和各位看客应该都不是学术讨论，所以还是以通俗的语言聊聊吧。
1.基因编辑的技术目前还不稳定，包括错误地影响了非靶向基因等，不稳定意味着不能大规模的测
试，所以技术限制是一个根本限制，3-5年内除非有重大的发现或技术革新，否则以现在的速度看
还是很难有本质性的突破。
2.伦理关。基因编辑是个伦理上很敏感的领域，尤其是西方很多人认为这是上帝的职权范围，因此
一旦上人体实验将是重大的伦理挑战，现在猴子和狗等动物实验都受限很厉害，更不用说人了，中
国估计也会逐步缩紧相关政策。
3.应用。这一技术的以上两个挑战意味着除非很成熟而且彻底解决了伦理关，否则不可能大规模开
发和应用，而这就限制了其成本降低，在中国目前公立医保为主导的前提下，没有保险公司出钱，
罕见病的新药和新治疗手段都很难发展，商业公司总是要利润的。
所以，未来5年内，会有少量的临床实验，就是实在没有办法的罕见病人，可能尝试，正式的临床治
疗几乎不可能。

大力水手

目前基因编辑已经投入罕见病的临床治疗了，今年4月，广西首次实现通过基因疗法治愈重型β地贫，两名地贫患儿在基因编辑技术的帮助下摆脱输血。七月份，又一名患儿通过基因编辑的方式告别地贫。接下来，这一研究项目的对象年龄将进一步扩大到35岁，有望让地贫移植领域的老大难群体——大龄及配型无望的患者受益。详细信息请阅读微信公众号“细胞与基因治疗领域”文章：
基因编辑有望让大龄患者告别地贫！广西已通过基因疗法治愈三名患儿广西通过基因疗法治愈重型地中海贫血胎儿血红蛋白重现，重型地贫患者成功脱离输血 湘雅医院全球率先采用“γ珠蛋白重激活技术”治疗β0/β0重型地贫患者此外，基因编辑在其它罕见病方向也有临床案例，详见微信公众号“细胞与基因治疗领域”往期文章。

大力水手

大胆预测，5到8年内，会有基因编辑药物上市。


今年五月时我查了下，目前有4项CRISPR的临床试验，分别用于治疗地中海贫血，镰刀形红细胞贫血，Leber先天性黑蒙，以及一种癌症。其中，我最看好Editas的EDIT-101，因为这一药物靶向眼睛。这样做的好处有两个：
1. 眼睛与身体其他部分相对隔绝，较易引起免疫耐受，以避免严重的免疫反应。
2. 使用的AAV病毒载体剂量较小，可以降低成本和价格。目前GMP级别的AAV载体，如果靶向一个成年人的主要脏器，成本可能达到200万美元 (根据费城儿童医院的报价)，基因疗法药物的价格就自然低不下去了。但如果靶向眼睛，所需剂量大幅降低，成本也就降下来了。
当然，另一个重要原因是：Editas的创始人是张峰，Keith Joung, 刘如谦 和George Church。这就是基因编辑届的全明星阵容啊。不仅技术顶尖，而且他们的名字就是金字招牌，吸纳资本的能力极强。这年头，资本可以把不可能变成可能。


而更早开发的锌指核酸酶（zinc finger nuclease）基因编辑技术目前已经有13个临床试验。包括我参与研发的用于治疗粘多糖症一型和二型的两款药物。2017年第一位粘多糖症二型患者Brian接受注射，目前已有数十位患者接受注射。


锌指核酸酶的其他临床试验还包括血友病，艾滋病，和地中海贫血。
关于大家比较关心的脱靶效应，我觉得没必要谈虎色变。
1。没有任何一款药物可以100%摆脱脱靶效应。基因治疗的主流载体AAV也有一定几率插入到人体的DNA中带来安全隐患。但目前已经有几百个AAV的临床试验，并已经有几款药物上市（Zolgensma, Luxturna等）。而且学界也并不认为这隐藏着巨大的安全隐患。
2。脱靶效应是可以控制的。脱靶效应来源于Cas9在非靶定区域（off-target sites）进行基因编辑，而这个非靶定区域在哪呢？
首先，我们明确一个概念。靶定区域是能够与gRNA配对且具有PAM序列的位置，而非靶定区域通常具有与靶定区域相似或相同的序列。聪明的朋友可能已经意识到，脱靶效应的几率取决于gRNA的设计。有的gRNA可能在DNA上具有很多相似的配对序列，有的则只有很少的或者唯一的配对序列（即正确位点）。而合理的设计可以避免许多相似配对序列，甚至达到在DNA上只有唯一的靶定位点，从而将脱靶效应降到最低。


今年初，国内一个课题组在Science上发表论文表明：Cas9的脱靶效应可以降低到自发突变的水平。


自发突变水平是什么意思呢？实际上，人体细胞内的DNA每天都在外界刺激下发生自发突变。外界刺激的一个例子便是紫外线。因此，在某种程度上理解为，基因编辑带来的脱靶效应几率与你去佛罗里达海滩晒一天太阳带来的自发突变相似。是不是听上去没那么恐怖了？
作为研发基因编辑药物的从业者，我深刻明白安全性的重要性。我们课题组以及其他从业者也都在绞尽脑汁优化基因编辑药物，以便早日能应用于临床。这条路上还有很多问题要解决，但我对前景保持乐观。
From bench to bedside!

检验医师

目前已知的罕见病近7000种，其中80%与基因缺陷有关。理论上，这类遗传性的罕见病才可能通过基因疗法来治愈。
在遗传病的基因疗法中，最常见的两种策略是：（1）将功能正常的基因导入患者的细胞中，以代替原本变异的基因来实现功能， 例如应用于脂蛋白脂酶缺乏症的首个基因疗法；（2）采用基因编辑 (Gene Editing) 技术直接修正原本变异的基因，以产生正常的基因产物。相比之下，第2种策略更具潜力，但技术尚未完全成熟。
尽管已获批或进入临床试验阶段的基因疗法大多卓有成效， 但目前仍无法广泛应用到遗传病的治疗中，这里面存在至少 3个方面的原因。首先，基因疗法的前提是明确遗传病的致病基因与变异，但其实大多数遗传病对应的变异并未明确。其次，基因疗法的关键在于导入细胞的效率。遗传病的致病变异通常存在于患者几乎所有的细胞内，但目前所使用的载体技术无法惠及所有携带致病变异的细胞，而只是选取对缓解症状最有帮助的一些细胞，例如2017年年底在美国上市的 “Luxturna”基因疗法通过将 正常的 RPE65基因导入视网膜细胞，从而使2型 Leber先天性黑 蒙 (LeberCongenitalAmaurosis2，LCA2)患者重见光明。最后，基因疗法还有不少潜在的风险：例如基因载体进入人体后可能导致严重的不良反应；外来基因可能插入细胞基因组，从而破坏原来的基因功能，甚至引起细胞的癌变。
除了以上基因治疗所共有的限制，对于基因编辑来说还有2个额外技术问题：（1）载体的容量。目前广泛使用的基因疗法的载体来源于重组腺相关病毒（rAAV），单个载体可搭载的DNA片段不超过4.7kb，而实现基因编辑所必要的“零件”很多，很难同时塞进同一个rAAV载体中。（2）编辑的效率。目前，基因编辑的效率还无法达到100%，也就是说无法纠正体内所有原先变异的基因，那么能产生的疗效也是相当有限的。（3）脱靶效应。存在一定的几率，本不需要被编辑的DNA序列被编辑了，引发无法预计的不良反应。
以上是我根据亲身科研经验从技术层面的考量。