歷史性時刻:FDA批準首款CRISPR基因編輯療法!見證120年來人類生物醫學的進步
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發布 : 12-09
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撰文丨王聰編輯丨王多魚排版丨水成文剛剛,美國食品和藥物監督管理局(FDA)做出了一項真正具有歷史意義的決定——批準了Casgevy上市,這是一款基于CRISPR技術的開創性基因編輯療法,用于治療12歲及以上伴有復發性血管閉塞危象的鐮狀細胞病(SCD)患者。值得一提的是,CRISPR基因編輯,是一項只有10年歷史的新技術,而此次獲批的療法卻是用在了治療近75年前被萊納斯·鮑林(Linus Pauling)稱為“第一種分子疾病”的遺傳疾病——鐮狀細胞病(SCD)。此次FDA的批準,是在英國藥品和健康產品管理局(MHRA)批準Casgevy兩周后作出的。該療法是由諾貝爾化學獎得主、CRISPR 基因編輯先驅Emmanulle Charpentier創立的CRISPR Therapeutics公司于2018年啟動,此后與Vertex Pharmaceuticals合作推進。鐮狀細胞病每兩分鐘,就有一名患有鐮狀細胞病(SCD)的嬰兒出生,這是一種常染色體隱性遺傳疾病,是由表達β-珠蛋白的HBB基因的 A·T-to-T·A 點突變引起,突變導致β-珠蛋白上第六位原本的谷氨酸被替換成纈氨酸,進而導致紅細胞形態異常,呈現鐮刀型,因此也叫做鐮刀狀細胞貧血癥。據推測,這一突變最初出現在大約7000年前的撒哈拉以南的非洲地區。鐮狀細胞病(SCD)患者會出現包括貧血、嚴重急性/慢性疼痛、免疫缺陷、多器官衰竭,甚至過早死亡。異基因造血干細胞移植 (骨髓移植) 是目前唯一被FDA批準的治療這種遺傳疾病的方法,然而,骨髓移植費用巨大、配型極其困難,因此,絕大多數患者只能依賴頻繁輸血維持生命,不僅給家庭帶來極大經濟負擔,患者的生活質量也很低。120年來,對鐮狀細胞病(SCD)的研究標志著生物醫學進步的最前沿。1910年,芝加哥的一名內科醫生James Herrick發表了一篇病例報告,描述了他在1904年治療一名年輕黑人小伙時發現他有著不同尋常的“奇特的細長鐮刀狀”紅細胞的存在。直到1922年,約翰霍普金斯大學的住院醫師Verne Mason才創造了“鐮狀細胞貧血”這個術語。James Herrick醫生1989年,《美國醫學會雜志》 (JAMA) 發表了一篇文章,確認了當年這個首次被報道鐮狀細胞病患者名為Walter Clement Noel,他于1884年出生于加勒比海島國格林納達的一個富裕黑人家庭,1904年,他在完成本科學歷后來到芝加哥的一個牙科學校學習,在當年11月,他因呼吸系統疾病 (鐮狀細胞病的常見并發癥) 前往醫院治療,醫院的實習生Ernest Irons發現了在血液檢查時發現了他奇怪的紅細胞,并于主治醫生James Herrick討論了這一情況。1907年,Walter Clement Noel回到了家鄉并開設了自己的牙科診所,1916年,年僅32歲的他去世。他可能并不知道自己是歷史上首個被醫學文獻記錄的“鐮狀細胞病”患者。1948年,兒科醫生Janet Watson觀察到,當患者的胎兒血紅蛋白關閉時,鐮狀細胞的出現增加,這一發現為此次獲批的Casgevy療法所使用的上調血紅蛋白的策略奠定了基礎。1949年,萊納斯·鮑林(Linus Pauling) 證明了鐮狀細胞病 (SCD) 是一種隱性遺傳病,是由血紅蛋白的改變引起,這也是人類確定的第一個分子病。萊納斯·鮑林1956年, 卡文迪許實驗室 的Vernon Ingram博士進一步 發現了β-珠蛋白中的一個氨基酸替代導致了鐮狀細胞病(SCD) 。大約同一時期 ,Anthony Allison博士在東非進行的流行病學研究證明,鐮狀細胞病(SCD)的發病率與瘧疾的發生率一致,這解釋了為什么非洲鐮狀細胞病一直如此盛行。1970年代,簡悅威和Andree Dozy首次進行了鐮狀細胞病(SCD)的產前DNA診斷。2008年,哈佛醫學院的Vijay Sankaran博士在Science期刊發表論文,通過全基因組關聯研究,確定了BCL11A是胎兒血紅蛋白(HbF)水平的關鍵調節器。該論文指出,作為參與γ-珠蛋白表達沉默的階段特異性組分,BCL11A是鐮狀細胞病和地中海貧血中HbF再激活的新的治療靶點。盡管取得了一系列科學里程碑,但鐮狀細胞病(SCD)患者的治療卻沒有得到實質性改善。直到2012年CRISPR-Cas9基因編輯技術的出現。治療原理及臨床試驗結果BCL11A是一種轉錄因子,可抑制紅系細胞中的γ-珠蛋白和胎兒血紅蛋白表達。因此,靶向抑制BCL11A在理論上可以重新激活γ-珠蛋白表達,從而治療地中海貧血癥和鐮狀細胞病。2019年7月,鐮狀細胞病(SCD)患者Victoria Gray成為第一個接受 Casgevy 療法的人,研究團隊從患者提取了 CD34+ 造血干細胞和祖細胞,然后通過電穿孔導入特異性靶向BCL11A增強子的 CRISPR-Cas9 基因編輯系統。檢測結果表明該位點的等位基因約有80%被編輯,循環血液中表達胎兒血紅蛋白HbF的細胞占比達到99%,且沒有脫靶編輯的跡象。該臨床數據于2020年12月5日在《新英格蘭醫學雜志》(NEJM)發布。Victoria Gray(右),世界上第一位接受CRISPR基因治療的鐮狀細胞病患者如今,Victoria Gray非常健康,不再有疼痛發作,也不需要再輸血和住院。在這項臨床試驗結果發布后, ”基因組編輯”一詞的創造者Fyodor Urnov博士盛贊了這一突破,他還建議將Victoria Gray的名字加入“生物醫學史上的萬神殿”,這一名單包括James Phipps(第一個接種牛痘疫苗的人) 、Albert Alexander(第一個使用青霉素的人) 、Louise Brown(第一個試管嬰兒) 和Emily Whitehead(第一個接受CAR-T細胞治療的人) 。目前,已有45名鐮狀細胞病患者接受了Casgevy療法的治療,其中有29人的治療時間足以得到中期結果,這29人中有28人在治療后至少一年內緩解了疼痛發作。還有54名嚴重地中海貧血患者接受了Casgevy療法的治療,其中有42人的治療時間足以得到中期結果,這42人中有39人在治療后至少一年內不再需要輸血,其余3人對輸血的需求減少了70%以上 。幾周前,FDA咨詢委員會會議召集了一個專家小組,討論的不是Casgevy療法的臨床效果,而是脫靶編輯的問題,脫靶編輯是CRISPR-Cas9技術面臨的一個重要障礙。但從該療法似乎滿足了專家組對脫靶編輯問題的大部分擔憂。前路依然漫長一方面,基于CRISPR基因編輯技術的基因療法去的了驚人的進展,此次獲得FDA批準是一個真正意義上的里程碑時刻。但如何開發出常規、可擴展、安全、價格合理且負擔得起的基因編輯療法,成為下一個關鍵挑戰。據悉,該療法的定價高達220萬美元。如此高昂的售價,如何讓世界各地,尤其是非洲地區數以百萬計的鐮狀細胞病(SCD)患者獲益,是個值得思考的問題。諾獎得主、CRISPR基因編輯先驅Jennifer Doudna教授曾表示,一次性體內注射、無需體外操作和骨髓移植的基因編輯療法,終將成為可能。Casgevy療法的獲批,并不是旅程的終點,而是一個期待已久的開始。參考資料:https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMoa2031054https://www.genengnews.com/topics/genome-editing/fda-approves-casgevy-the-first-crispr-therapy-for-sickle-cell-disease/