时隔4年,中国进行的全球首个CRISPR人体试验结果披露!

生物医学
时隔4年,中国进行的全球首个CRISPR人体试验结果披露!
麻省理工科技评论 2020-05-02

2020-05-02

由四川大学华西医院肿瘤学家卢铀所领导完成的全球首个 CRISPR 人体试验结果披露
医疗 生物 科学
由四川大学华西医院肿瘤学家卢铀所领导完成的全球首个 CRISPR 人体试验结果披露

2020 年注定是观察 CRISPR 技术发展的一个重要时间点。

不但两大 CRISPR 公司 Editas、Intellia 都计划在今年实行第一批患者给药,而且就在最近,我们看到了一项证明该技术安全性的标志性事件的更多细节。

这个标志性事件就是由四川大学华西医院肿瘤学家卢铀所领导完成的全球首个 CRISPR 人体试验。

时隔4年,中国进行的全球首个CRISPR人体试验结果披露!

图|卢铀(来源:华西医院)

2016 年 7 月,Nature 报道了这一新闻。当时,卢铀教授研究小组计划利用 CRISPR 技术编辑的T细胞(敲除 PD-1 基因)治疗转移性非小细胞肺癌患者。这些非小细胞肺癌患者此前经过化疗、放疗以及其它疗法均治疗无效。

同年 11 月,Nature 再登试验进展:团队已将经 CRISPR 编辑的 T 细胞注射到 1 例肺癌患者体内,评估 PD-1 敲除 T 细胞治疗晚期非小细胞肺癌的 I 期临床试验进入新的关键阶段。
时隔 4 年,详细的试验成果终于在近日在线发表在 Nature Medicine 上,论文题目为《Safety and feasibility of CRISPR-edited T cells in patients with refractory non-small-cell lung cancer》,为 CRISPR/Cas9 基因编辑的 T 细胞临床应用基本的安全可行提供了重要证明。

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图|论文截图(来源:Nature Medicine)

“我们的研究进一步支持了基因编辑的安全性和可行性”,文章写道。

基于安全性之上,未来的 CRISPR 试验将可以更好地探索如何提高治疗效果。

12名患者接受了CRISPR基因编辑治疗

CRISPR 堪称近年来生物技术领域的一大“明星”。通过使用一种名为 CRISPR/Cas9 的特殊 DNA 剪切酶来搜索、剪切并替换 DNA 的特定序列,该项技术所能应用的领域多到难以想象,从改变老鼠皮毛的颜色,到剔除蚊子所携带的疟病再到培育抗虫作物,它也可以修复各种疾病,如人类的镰状细胞贫血症。

从 2012 年 CRISPR 的体外重构到 2013 年实现对人类细胞的基因编辑,作为一种强大的基因编辑工具,CRISPR 开启了基因编辑技术领域的新篇章,而且自从 CRISPR/Cas9 首次被应用于基因编辑后,已经有很多学者尝试将其应用在肿瘤病因和治疗的研究中。

毕竟,肿瘤长期以来都是人类健康及生命的最大威胁之一。“治愈”通常不是肿瘤学家们常用的词,以往他们最乐观的说法也就是“缓解”,因为大多数癌症治疗基本难以达到他们早期的承诺。

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图丨患者治疗情况(来源:Nature Medicine)

将 CRISPR 用于肿瘤治疗的思路看似简单:将免疫细胞从患者体内分离出來,然后利用基因编辑技术在体外对其进行基因工程改造,经过改造后的细胞再回输患者体内。理想状态下,这些免疫细胞就会定向攻击肿瘤,但现实情况是,科学家们还需要对回输后各种可能的不良反应进行严密监控。

这正是卢铀团队此次论文关注的核心问题,即检验这项疗法的安全性。

“采用前沿基因编辑技术治疗晚期恶性实体肿瘤,是符合临床需求与伦理原则的,我们在一次与申办方的聊天中初步确定开展该项试验”,卢铀教授对 DeepTech 表示。

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图|基因编辑原理(来源:Nature Medicine)

包括 2016 年的第一例试验在内,该试验共招募了 22 例肺癌晚期患者,12 例患者选择接受治疗,因为有 1 例患者提前退出了研究,最终有 11 例患者临床活性可评估。

从招募的患者体内,团队成功分离出 T 细胞,并利用 CRISPR 技术对这些细胞进行基因编辑,敲除这些细胞中抑制免疫功能的 PD-1 基因,并在体外进行细胞扩增直至细胞数量达到一定规模后,把这些改造后的细胞输回患者体内。

对 12 名患者完成细胞回输后,在外周血中可检测到编辑过的免疫细胞。根据试验设计,团队进行了为时 2 年的随访,截止时间为 2020 年 1 月 31 日。

最终结果显示,完成 12 例三线及以上治疗失败的晚期肺癌患者的基因编辑细胞治疗,受试者安全性和耐受性良好,无 3 级及以上细胞治疗相关毒性发生和治疗相关性死亡。所有与治疗相关的不良事件均为 1~2 级。另外,临床评价为疾病稳定的 2 例患者中,一例受试者稳定时间近 18 个月。

而在衡量疗效的重要指标——中位无进展生存时间(由随机分组至首次有疾病进展或任何原因死亡的时间)、中位生存时间上,试验的数据分别是 7.7 周和 42.6 周。

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图丨治疗相关不良事件(来源:Nature Medicine)

CRISPR用于肿瘤治疗,安全性与有效性的两步走

将 CRISPR/Cas9 用于肿瘤治疗,验证安全性的另一个重要内容在于观察 CRISPR/Cas9 的脱靶效应。

脱靶效应一直被认为是 CRISPR/Cas9 大规模推广应用的一大关键挑战。

这种效应指的是,在导入 CRISPR/Cas9 后会导致非目标区基因的改变,由于这一技术是直接修改生物基因组,具有难以消除的遗传效应,脱靶效应一旦发生,便存在着很大风险,因此也成为了该领域的学者们正在密切关注的方向。

不过,在卢铀团队的试验中,二代测序结果显示,18 个候选位点脱靶事件的中位突变频率仅为 0.05%。

基于此,团队认为,CRISPR/Cas9 基因编辑 T 细胞的临床应用通常是安全可行的,但考虑到研究局限性,未来需要进行更多的优化和验证,同时发现被编辑过的T细胞寿命较短,因此永久性基因组改变的风险有限。未来的试验应使用改进的基因编辑方法来提高治疗效果。

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图|基因编辑概念图(来源:Ernesto del Aguila III,美国国家人类基因组研究所,美国国立卫生研究院)

卢铀进一步解读到:“目前世界上还没有建立一个标准化的基因测序方法,来衡量或明确多少编辑脱靶率是符合临床要求的,0.05% 的数据是我们采用的方法检测出来。

研究 CRISPR 技术的有效性是建立在安全性基础上的。如果编辑后脱靶的临床研究数据更加坚实,就应该评价其有效性,其临床设计方案的形式与内容可以具有多样性,但也要完成 2 和 3 期临床试验才能证明其有效性。”

在这项研究的基础之上,他也透露,新技术下的细胞治疗应该在未来肿瘤综合治疗中,扮演极为重要的角色,因此还需要做更多的临床试验。

“目前的细胞治疗还远不能取代化疗、PD-1/L1 免疫抑制单抗的地位。未来应该是在实体瘤综合治疗中扮演重要角色或补充作用”,他说。

据了解,目前将 CRISPR 应用在肿瘤治疗上除了技术本身的安全性、有效性外,还存在着成本问题。

卢铀教授认为,从这次试验结果来看,尚不确定将 CRISPR 应用于肿瘤治疗的最迫切问题会从安全性转向降低成本或者其他技术问题。

“相信如果有更多的安全性数据发表辅证,可能其他亟待解决的问题会被提出的”,他说。

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图丨三家 CRISPR 明星公司(来源:各公司官网)

事实上,全球范围内已有多项相关实验正在开展,一项类似研究是在 2020 年 2 月 6 日,美国宾夕法尼亚大学 Stadtmauer 团队在 Science 在线发表的 NYCE T 细胞在人类 I 期临床试验的结果。该研究涉及的 3 名参与者中,2 名患有难治性晚期骨髓瘤(多发性骨髓瘤),1 名患者患有难治性转移性肉瘤。与卢铀团队所做实验中的患者类似,他们同样对之前的多种治疗无有效反应。初步结果显示,修饰后的T细胞可持续长达 9 个月,同样证明了 CRISPR 基因编辑用于肿瘤治疗的可行性。

据悉,Stadtmauer 团队将陆续在 18 名癌症患者身上进行试验,预计会持续至 2022 年。

而早在 2020 年年初,Science 杂志在盘点过去历史瞬间的同时,对新一年科学研究及政策领域很可能会成为头条的事件进行了预测,有望治疗癌症和遗传疾病的 CRISPR 基因编辑工具将面临关键考验被列入 “ 10大头条 ” 中。

美国一项小型临床试验正在使用 CRISPR 来破坏 T 细胞中的三个基因,然后将这些基因修饰过的 T 细胞送回癌症患者体内。这种方法可以帮助这些改造过的免疫系统 “士兵” 阻止恶性肿瘤细胞的生长,延长患者的生命。在中国,也将会有更多独立的 CRISPR 癌症治疗试验结果出炉。

除了癌症治疗,还有一些研究人员正致力于治疗镰状细胞疾病和地中海贫血患者。治疗方法也是利用 CRISPR 基因编辑工具修改胎儿血红蛋白基因,以弥补成年血红蛋白的缺陷。2019 年秋天,科学家报告了两名患者的成功,而在 2020 年,他们还将为更大规模的群体提供长期的结果。相信前方仍有好消息等着我们。

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