CRISPR技术的前景因免疫反应而蒙上阴影

　　通过基因组编辑来纠正异常，这个概念似乎简单明了。几十年来，科学家也一直尝试用基因编辑来开展治疗，获得了不同程度的成功。最大的障碍来自基因导入系统，它往往使用病毒，具有一定的风险。

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　　2013年，研究人员首次利用CRISPR-Cas9系统来编辑哺乳动物细胞的基因组，对编辑发生的位置有了很好的控制1。从那时起，人们不断提高此系统的效率，创建转基因小鼠模型，并纠正许多遗传疾病。体外和体内的结果都预示着临床上的成功。然而，斯坦福大学的一项新研究给人们泼了一盆冷水，因为人们对Cas9蛋白存在免疫力2。

　　CRISPR的过去

　　许多发明都是无心插柳柳成荫，CRISPR-Cas9也不例外。1989年，研究生Francisco Mojica出于好奇，发现耐盐微生物（Haloferax mediterranei）基因组中存在回文重复序列3。这种规律间隔的重复序列不同于任何已知的重复序列家族。

　　很快，研究人员在更多的微生物中鉴定出这些结构，并将其称之为CRISPR（规律间隔的短回文重复序列）。在噬菌体基因组中观察到重复序列之后，他们提出CRISPR可能有助于微生物抵御噬菌体。2007年，科学家Rodolphe Barrangou和Philippe Horvath发现这是真的。

　　Barrangou和Horvath的研究表明，细菌基因组容纳部分的噬菌体基因组来作为防御机制，以阻止噬菌体对嗜热链球菌的进一步攻击4。接下来，研究人员一步步阐明CRISPR-Cas9如何在微生物免疫中发挥作用。CRISPR序列基本上来自入侵的噬菌体，保留了对攻击者的记忆。CRISPR序列之后转录称短的向导RNA（gRNA），而gRNA将Cas9核酸酶引导至匹配的噬菌体DNA上。Cas9切割外源DNA，使其失活。

　　2013年发表的CRISPR-Cas9成果为体外和体内操作基因组引入了一种新方法，激发了人们利用基因疗法来治愈疾病的热情。基因疗法已经出现了很多年，但由于靶向基因导入和宿主免疫反应的种种问题，一直难以实现人们的期望。CRISPR-Cas9有望解决大部分问题，但仍不清楚它在临床上是否有效。

　　CRISPR的现在

　　人体的免疫系统相当复杂，尽管开展了大量研究，但研究人员仍然无法准确预测人体对外来或自身抗原、细胞或微生物的免疫反应。一次又一次的治疗失败，免疫系统都是背后主因：移植物抗宿主病、细胞的免疫排斥，病毒载体的严重免疫反应。因此，带有抗体的患者必须被排除在临床试验之外，以避免不良免疫反应，甚至死亡。

　　斯坦福大学的Matthew Porteus对CRISPR-Cas9在人体中是否可行感到很好奇，因为常用的Cas9蛋白来自金黄色葡萄球菌（S. aureus）和化脓性链球菌（S. pyogenes），对人类来说是病原体。人类似乎拥有针对这些病原体的免疫力。“没有人开展这方面的研究，因此我们决定自己来。我们想看看健康的成年人是否有识别Cas9的抗体。”

　　一开始，Porteus的团队并没有料到会检测到免疫反应，因为葡萄球菌和链球菌的多个抗原都在表面，而Cas9是细胞内的蛋白。他们采集成年人血液和脐带血，将其与2种不同的Cas9蛋白混合，并评估抗体的存在。

　　结果让研究人员十分意外。“事实上，70%的健康成年人都携带了两种Cas9的抗体。这让我们大开眼界。然后我们想，抗体属于适应性免疫反应的一部分，那么T细胞又将如何？”Porteus回忆道。

　　为了研究Cas9蛋白是否会刺激血液中不成熟的T细胞发展为辅助性或杀伤性T细胞，研究人员将含有不成熟T细胞的血液与Cas9蛋白混合。新生儿的免疫系统无法产生免疫反应，但金黄色葡萄球菌的Cas9会诱导成年人血液中的T细胞反应。Porteus认为，这个结果为基因治疗试验抛出了一个危险信号，因为Cas9的使用有可能在临床背景下造成严重的炎症反应和组织死亡。

　　CRISPR的未来

　　“现在还为时尚早，”Porteus说。“我们并不认为这意味着这项技术的热度会下降，但我们的确认为，它提出了一个值得考虑的问题。”

　　在这种情况下，像以往的临床试验那样排除有免疫力的患者是不可行的，Porteus预计大多数群体对Cas9蛋白都存在免疫力。不过，研究人员肯定不会放弃研究工作，力争开发出在临床上有效的基因疗法。

　　“我认为人们将会做几件事：1) 从不感染人类的其他细菌中获得Cas9系统，2) 研究对金黄色葡萄球菌的免疫反应何时发生，因为此系统适用于儿童，3) 确定蛋白的哪些区域是免疫原性的，”Porteus说。“我认为这是可行的，但也是颇具挑战性的。人体的免疫系统相当尽职。”

　　Porteus希望，这项工作能够鼓励研究人员在考虑技术有效性的同时，考虑免疫反应。“人体的免疫反应一直为基因治疗带来问题，我认为基因组编辑领域也有必要了解这一点。更好地了解它，将帮助人们找出解决方案，”Porteus说。