科學家執行人類首次活體基因編輯

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一項新的基因療法將永久改變DNA,即便這項療法無法挽救可能的基因編輯錯誤,卻也提供了一項解決目前無法治癒的各式疾病的機會。科學家首次嘗試直接在人體內進行基因編輯,希望可以藉由永久改變患者的DNA來大膽嘗試解決不可治癒的疾病。

精準編輯基因並置入正確位置   新療法助罕見疾病患者

2017 年底,美國加州一名患有罕見疾病亨特氏綜合症 (Hunter Syndrome) 的 44歲的男子 Brian Madeux 在靜脈注射了數十億個遺傳工具與矯正基因,以便精準的切割他的DNA。在過去,科學家已常在實驗室中編輯基因改變人體細胞,然後將它們送回人體中。也有與基因編輯無關的基因療法,但是這些療法只能用來治療少數幾種疾病。有一些療法的效果效期並不長,而有一些療法不僅無法控制基因在DNA中插入的位置,還可能導致各種衍生疾病像是癌症。

但是這一次的遺傳修補在體內精確地進行,就像派一位微整形外科醫生將基因放在正確的位置,「切開你的DNA,接著打它,插入一個基因,縫合它,最後無痕修補」。加州  Sangamo Therapeutics 公司總裁Sandy Macrae博士表示該公司正在測試治療兩種代謝疾病和血友病的療法, 「這項基因療法將成為你DNA的一部分,並在你隨後的一生中存在。」這也意味著無法基因編輯錯誤的不可逆。

經過基因治療  缺乏之酵素酶得以合成發揮正常功能

全球罹患這些罕見疾病的人口可能少於一萬人,其中許多人極為年輕就病逝了。以Madeux為例,這種亨特氏綜合症在基因中缺乏降解某些碳水化合物的酶,造成代謝物累積在人體內,並對人體形成傷害。基因治療後,矯正基因可以指導細胞合成所需的酶,發揮正常功能。患者經常出現感冒、耳部感染、臉部畸形、聽力喪失、心臟問題、呼吸困難、皮膚和眼部疾病、骨骼和關節、腸道和大腦認知狀況等等一系列癥狀。計畫將患者納入這項研究的美國明尼蘇達大學遺傳學專家Chester Whitley博士說:「許多人罹患這類罕病的患者終身受制於輪椅裡,終生仰賴父母直到死亡。」

雖然這無法改變疾病已經對身體造成的傷害,但能阻止病情繼續惡化。矯正基因將一直留存在 Madeux 體內,發揮應有的功能。這項研究將召集30名成年人來測試安全性,並希望最終可以應用在幼小的孩童身上,以用來預防還沒發生的嚴重疾病傷害。

切割DNA並允許新的基因插入  發揮矯正功能

基因編輯工具Crispr-Cas9近來引起了很多關注,但本研究使用了一種稱為鋅指核酸酶(zinc finger nucleases) 的工具。它們像分子剪刀一樣尋找和切割特定的DNA片段。整個治療過程分為三個部 分:新基因和兩個鋅指蛋白。每個部分的DNA引導指令都儲存在一種改造過病毒中,該病毒已被改變為不具感染力,而只有將它們運送載體的功能,用來將基因編輯所需要的工具送入人體內。在這個案例中,Madeux是藉由靜脈注射接收這些拷貝的。到達肝臟之後,細胞會利用病毒內的指令,來產生必要的工具,並且以之切割DNA,並且允許新的基因插入。隨後插入的矯正基因會發揮功能,指導細胞製造患者缺乏的酶。Madeux的醫師兼研究負責人Paul Harmatz博士說,只有1%的肝細胞需要糾正才能成功治療這種疾病。

基因療法安全性爭議排除後  可望為更多患者帶來新希望

基因療法早期曾產生安全性的爭議,例如病毒載體引發的免疫反應問題 ,不過這次Madeux的治療在實驗中是被證明安全無虞。第二個引人不安的原因是,插入一個基因會對原有其他基因帶來無法預料的影響,例如在試圖治愈罕見免疫系統紊亂稱為氣泡男孩疾病(bubble boy disease) 的基因治療試驗中就是這種情況。幾個患者後來發展為白血病,因為新的基因激發了其他癌症基因。所以這取決於新基因的插入位點。如果可以準確引導並控制新基因插入正確的位點,就不會造成負面影響。

第三個擔憂是載體病毒是否會攜帶新基因到達目標之外的身體部位,如心臟,甚至進入卵子或精子,並且引響下一代。但是醫師表示由於遺傳保護機制,只有在肝臟細胞內才會插入新基因,就像只在某些條件下才會發芽的種子一樣。Madeux 在加利福尼亞奧克蘭醫院接受了治療,治療效果的跡象將於一個月後出現,三個月後將測試確認療效。如果這項療法成功了,這種新的技術將會為基因治療領域帶來長足的進展。作為首位接受在體基因治療的人類,Madeux 感到充滿希望。雖然這無法改變疾病已經對身體造成的傷害,但能阻止病情繼續惡化。矯正基因將一直留存在 Madeux 體內,發揮應有的功能。如果這項治療成功,它將大大促進基因治療領域的發展。由於新基因的插入位點可以準確控制,治療的安全性和效果都會提高。如果將治療擴展到其他遺傳疾病,將為更多患者帶來希望。

參考文獻

https://www.theguardian.com/science/2017/nov/15/scientists-make-first-ever-attempt-at-gene-editing-inside-the-body

 

 

 

江 盛之

作者

江 盛之

擅長觀察生技及醫療時事,並關心國際間最新醫療科技動態與發展,運用淺顯易懂的說明方式,讓讀者快速閱讀並理解。

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