基因编辑技术用于肿瘤治疗

( }! U- u& @7 x4 e0 `) l, R今天下午，诺贝尔基金会宣布，最近几年火热的CRISPR基因编辑系统斩获本年度的诺贝尔化学奖，做出卓越贡献的Emmanuelle Charpentier教授和Jennifer Doudna教授分享这一殊荣。

1 o( o- R% j1 q2 _9 a/ S4 e& H
/ U$ h7 y- M' R( o( i. P1 D2 M. F) W

& q8 ?8 C2 _1 c% o; n$ x7 O图1. 2020年诺贝尔化学奖得主
6 q1 Y6 |) B: M
图片来源：参考资料1


上图为获得2020年诺贝尔化学奖的两名科学家，CRISPR技术自问世以来，就一直被诺奖候选的光环所围绕。华裔科学家张锋是将CRISPR技术付诸应用的第一人。为了CRISPR的专利归属权，Doudna和Charpentier曾与华裔科学家张锋对簿公堂，本次张锋却与诺奖失之交臂，令人唏嘘。
2 o! _( n& y+ F) E1 L- `

01

什么是基因编辑


3 g4 W9 R6 T' v1 p3 [/ a- T基因编辑是最近的一项重大发现，通过一套CRISPR-Cas9系统，科学家可以对基因上的序列信息进行编辑。比如说，某个疾病是由于一个基因突变导致的，那么我们可以通过一定方式将这个基因错误的序列给改过来。除去直接修改基因序列，我们还可以将某个基因精准地敲除掉，或者添加序列以改变基因的功能。


) I+ B' g) Z1 c% b: d( X% ^目前基因编辑技术已经进步到“单碱基”基因编辑，这已经是非常精确了，可以大大地降低基因编辑的脱靶效应，避免编辑的时候修改了不应该修改的基因。

; {* Y) P; K6 X; o# N
. s$ \# r" b& x7 @! s0 o9 z任何新的技术突破，都会首先被应用到肿瘤的治疗方面，毕竟肿瘤是一个大病，而且全球有近千万患者等着更新的治疗措施。01

什么是基因编辑


5 u# d, `/ b/ x2 G
6 e" I% _7 J1 }; D4 S基因编辑是最近的一项重大发现，通过一套CRISPR-Cas9系统，科学家可以对基因上的序列信息进行编辑。比如说，某个疾病是由于一个基因突变导致的，那么我们可以通过一定方式将这个基因错误的序列给改过来。除去直接修改基因序列，我们还可以将某个基因精准地敲除掉，或者添加序列以改变基因的功能。

+ I- `, l/ ~! G1 Q9 d$ F- u1 q

8 ]( {: d  W/ H: [3 P目前基因编辑技术已经进步到“单碱基”基因编辑，这已经是非常精确了，可以大大地降低基因编辑的脱靶效应，避免编辑的时候修改了不应该修改的基因。
; j+ r/ B% ?7 H1 ^  U6 P6 L


任何新的技术突破，都会首先被应用到肿瘤的治疗方面，毕竟肿瘤是一个大病，而且全球有近千万患者等着更新的治疗措施。

) ~& ^) S$ q7 `6 [0 h; @+ J5 [
% _0 M% U8 o( d1 {. t3 s
( h3 u/ ?# }* e( R+ p- k$ [0 b
1 f/ z( h9 R, U( e图2. 基因编辑应用在肿瘤研究的报道越来越多

图片来源：参考文献4
& }" T2 f8 Z, d8 y

' T) U% ~. K4 L2 x) E- U: p
2 _# H; g* h) m1 J8 v% c0 G如上图，基因编辑应用在肿瘤诊断和治疗应用的研究论文越来越多，在多种肿瘤都有相关的研究报道。

8 L9 y7 C3 H& f! s0 B, r1 @* y

" x+ X9 }. k/ [- s6 g* _* f* J: x02
: L$ h5 B; ~4 T& a8 K
) q0 O% @* [: o* l- Q基因编辑在肿瘤治疗中的应用
2 @' M6 }% h! ]4 v: C9 I" M
$ P8 e7 Z' g+ A# x
) N4 f+ R# R5 }+ C7 K
基因编辑技术诞生以来，很多肿瘤学家开始思考将这个技术应用于新药开发，或者具体的治疗过程。




图3. CRISPR-Cas9在癌症治疗中的应用潜力
" f) h. v0 P( R/ ]: G
图片来源：参考文献5

' N  K) n; c" ^) V# Z# S
& h2 e& l$ v; |' M$ w
如上图所示，基因编辑技术应用在肿瘤治疗的潜力非常巨大，比如可以进行癌细胞基因组的编辑，以发现哪些基因对肿瘤的发展或转移比较重要。此外还可以用来对付引发癌症的病毒感染，各种肿瘤模型的构建。当然最重要的是可以进行新抗癌药物的研发。此外对于现有的肿瘤治疗措施，也可以通过基因编辑来增强和改进。
- D; I5 X) a" J# Y8 z! F
- W' [1 t+ @4 V

. H4 _8 ]. E- s, P
图4. 基因编辑技术可以用来鉴定影响肿瘤进展和转移的基因
) V& q, r+ E3 I) f, m  h
图片来源：参考文献2



如上图所示，每一种癌症的基因突变是不同的，那么参与肿瘤发展和转移的基因也不一样。为此我们可以通过基因编辑的技术来筛选那些基因是关键的，如果通过实验确定了关键的基因，那么就可以针对这些基因研发药物以治疗肿瘤。


) y! {! V, v! C) g5 A" g' y
对于目前大火的PD-1治疗，基因编辑技术也可以大显身手。大家了解免疫细胞表达PD-1蛋白，而肿瘤细胞表达PD-L1蛋白，当免疫T细胞识别出了肿瘤细胞准备攻击时，PD-1和PD-L1两个蛋白相互识别阻止了免疫T细胞的攻击，所以使用药物来阻断这两种蛋白的结合。实际上我们也可以通过基因编辑的技术来促使免疫细胞攻击肿瘤。
3 z4 W  `+ U2 b, D. _

4 U  c/ ]! M5 p6 ?: W* m6 b9 I

图5. CRISPR / Cas9作为治疗癌症的工具

0 M) ?+ W! a/ w, b! U5 @图片来源：参考文献2

2 b: I: v2 ^. r& W4 {
5 ?9 J+ k  Q: L& F) G
如上图所示，我们通过基因编辑的技术，将T细胞的PD-1蛋白敲除掉，然后再进行大量扩增免疫T细胞，回输入到患者身体，这个时候肿瘤细胞表达多少PD-L1也不用怕了，因为免疫T细胞已经没有PD-1蛋白了。可以增加免疫系统击杀肿瘤的能力。
8 [' o5 X: z& O/ I2 L
: V5 S8 {' U- @6 M6 i+ x) t! `; Q& m4 J7 z

" E  A5 y. R/ T) A! i: I' ~- g  l
图6. 使用CRISPR / Cas9进行肿瘤治疗的注册临床试验
- ?# B9 G9 P& e+ e
/ {1 a0 T9 K: X6 J. y0 Y图片来源：参考文献2
7 E& V  T: f0 m2 q5 p' ^2 X

( }) u* `7 A  ~" [2 Y; n
5 B" G5 L$ n8 \, b) _上图为近期的一些临床研究，这些临床研究都利用基因编辑的技术来增强治疗肿瘤的效果。

& \1 m  [" }* S

癌度带大家回顾一下，我们将传统放化疗比作肿瘤治疗的1.0时代，那么靶向治疗和免疫治疗将分别属于2.0时代、3.0时代。而基于基因编辑技术的肿瘤治疗时代将是4.0时代。相比靶向治疗、PD-1等免疫治疗带给我们的惊喜，基因编辑技术对肿瘤治疗而言更是具有无限潜力和想象力。基于这一技术，会有更多更新的治疗药物和治疗理念出现，真正助益到肿瘤患者。



我们相信，总有一天会将肿瘤控制为慢性疾病。
) e# [' x4 C+ W

7 c2 D+ ]  C6 Z# b/ u

+ D& ?5 w2 V' U

来自安卓APP客户端

对于基因突变的如何编辑？比如tp53

来自安卓APP客户端

期待(˙ー˙)早一点到来

来自安卓APP客户端