CRISPR 基因編輯能夠治愈糖尿病嗎？

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編者按：一部分糖尿病患者曾寄希望于接受產(chǎn)生胰島素的細胞的組織移植來治愈糖尿病，但效果并不顯著。當前，科學(xué)家們希望可以利用CRISPR技術(shù)對細胞進行編輯，從而為治療糖尿病提供新的方法。盡管科學(xué)界在為患者的康復(fù)不斷努力，但即使作為健康的普通人，日常生活中最好也要控制糖類的攝入。本文譯自medium，文章作者Emily Mullin，原文標題Scientists Are Trying to Reverse Diabetes With Gene Editing。

圖片來源：Jonathan Knowles/Getty Images

上世紀90年代，一些1型糖尿?。ㄒ葝u素依賴型糖尿?。┗颊呓邮芰藢嶒炐灾委?，希望能治愈他們的疾病。他們接受了含有最近去世的人身上產(chǎn)生胰島素的細胞的組織移植。希望供體組織中的細胞可以彌補患者的缺陷。

這些產(chǎn)生胰島素的細胞被稱為β細胞，在美國有超過3400萬糖尿病患者，約占總?cè)丝诘?0%，這些患者的β細胞存在受損或耗盡的情況。β細胞通常會產(chǎn)生并釋放胰島素，這是一種調(diào)節(jié)血糖的激素。而沒有這些細胞的糖尿病患者需要定期服用胰島素。

移植手術(shù)成功了——至少暫時成功了。一些患者不再需要定期注射胰島素，但效果在幾個月或幾年后就消失了。同時，患者還需要嚴格服用免疫抑制藥物，這樣他們的身體才不會排斥移植的組織。

雖然這種療法并不理想，但科學(xué)家們并沒有放棄使用β細胞治療糖尿病的想法?，F(xiàn)在，他們認為CRISPR可以改進這個想法。

圣路易斯華盛頓大學(xué)（Washington University in St. Louis）的研究人員最近利用基因編輯技術(shù)CRISPR對糖尿病患者的干細胞進行了小小的修正，將其轉(zhuǎn)化為功能完整的β細胞。將編輯好的細胞轉(zhuǎn)移到患有糖尿病的小鼠體內(nèi)后，小鼠的血糖恢復(fù)正常。研究結(jié)果發(fā)表在4月22日的《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》（Science Translational Medicine）雜志上。

雖然這項研究是用一種罕見的糖尿病患者的細胞完成的，但作者認為這種方法最終可以用于治療1型和2型糖尿?。ǔ扇税l(fā)病型糖尿?。?。

醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程助理教授Jeffrey Millman告訴OneZero說：“我們能夠在一周左右的時間內(nèi)逆轉(zhuǎn)小鼠的血糖水平。”幾年前，Millman和他的同事們發(fā)現(xiàn)了如何將人類干細胞轉(zhuǎn)化為制造胰島素的胰腺細胞。

在這項新研究中，Millman和他的同事們與華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)中心內(nèi)分泌學(xué)家Fumihiko Urano博士合作。Urano博士是一種罕見的糖尿病——沃爾夫勒姆綜合癥（Wolfram syndrome）領(lǐng)域的專家，這種疾病會導(dǎo)致兒童糖尿病和耳聾。Urano從一名患有這種疾病的病人身上提取了皮膚細胞，用它們制成了一種干細胞，這種干細胞可以轉(zhuǎn)變成人體中的任何一種細胞，被稱為誘導(dǎo)多能干細胞。通過使用CRISPR技術(shù)對這些干細胞的改造，他們糾正了導(dǎo)致疾病的基因突變。然后，他們將修正后的干細胞轉(zhuǎn)化為胰腺細胞，并將其注射到小鼠體內(nèi)。一周后，這些動物的血糖水平恢復(fù)正常，并在整個六個月的監(jiān)測期內(nèi)一直保持正常。

研究結(jié)果令人鼓舞，但仍存在一些問題，例如如何將這種技術(shù)應(yīng)用在糖尿病患者身上。首先，科學(xué)家們還不知道注入修正過的細胞的最佳位置。在之前的一些使用捐贈者細胞的臨床試驗中，醫(yī)生曾嘗試將細胞注入皮下，但效果不太好。

另一個問題是，科學(xué)家需要產(chǎn)生大量的細胞來治療病人。Millman說，這可能需要大約10億個細胞。這可能是一個漫長的過程，需要幾個月甚至一年的時間。

接下來的問題是如何用這種方法來治療1型和2型糖尿病，而不是像Millman和他的團隊所研究的罕見型糖尿病。這將取決于患者接受基因測試，以便醫(yī)生能夠識別導(dǎo)致他們患糖尿病的基因突變。Millman表示：“已經(jīng)有幾十種突變被證實與1型和2型糖尿病風(fēng)險增加有關(guān)。”他說，在未來，CRISPR可以用來糾正這些病人的某些細胞突變。

但與沃爾夫勒姆綜合癥（由單一基因突變引起）不同的是，絕大多數(shù)糖尿病病例是由遺傳和環(huán)境因素共同造成的。因此，為了修正這些病人的細胞，還需要進行更多的研究。

如果治療成功，這將成為糖尿病的新型和長期治療方法，因為這種方法使用病人自己的細胞，它將使接受移植者免于服用免疫抑制藥物的需要，同時還可以避免由糖尿病引起的潛在的嚴重健康并發(fā)癥，如神經(jīng)和腎臟損害、肥胖、心臟病發(fā)作以及中風(fēng)。但是，由于生成細胞的過程需要針對個別患者進行定制——這是一項非常耗時的工作——因此很難為每個糖尿病患者制造出這些細胞。

另外，這也是一種結(jié)合了兩種實驗技術(shù)的復(fù)雜治療方法。去年12月，美國首個使用誘導(dǎo)多功能干細胞的臨床試驗剛剛開始，使用CRISPR技術(shù)對人體進行研究仍處于早期階段。

盡管存在技術(shù)障礙，但利用CRISPR編輯干細胞的想法已經(jīng)吸引了生物技術(shù)公司的興趣。例如，CRISPR Therapeutics公司與ViaCyte公司合作開發(fā)了一種基因編輯的糖尿病干細胞療法。但與華盛頓大學(xué)正在進行的研究不同的是，他們的方法使用了來自人類細胞系的干細胞，這種干細胞可以無限地生長，而不是來自希望接受治療的病人。這種方法不需要修正導(dǎo)致個體糖尿病的不同基因突變，因此可以更快地擴大規(guī)模。

為了確保移植的細胞不會被身體排斥，這些公司正在用CRISPR對它們進行再編輯，以逃避人體免疫系統(tǒng)的檢測。不過到目前為止，這種療法還沒有在人體上進行測試。

盡管CRISPR編輯的干細胞不太可能很快取代胰島素，但我想我們可以在幾年內(nèi)看到它們的首次人體試驗。

譯者：喜湯