全球首例!他们给婴儿编辑了基因
这是基因疗法首次在人类患者中实现定制化临床应用,有望为数百种罕见疾病带来变革性的精准医疗方案。
撰文 | 燕小六
责编丨汪 航
当地时间5月15日,一个国际研究团队在《新英格兰医学杂志》发表论文称,他们成功为一名患有罕见遗传病的婴儿实施了定制化基因编辑治疗。
这名9个月大的婴儿患有一种无法有效代谢蛋白质的致命罕见病。研究人员利用CRISPR基因编辑技术开发出定制化疗法,在婴儿的肝细胞中成功纠正致病的特定基因突变。
从确诊到接受治疗,过程仅耗时6个月。截至今年4月,患儿已接受3剂次基因编辑治疗,未发生严重不良反应。在他体内,因基因突变而受损的肝细胞被部分修复,血液中的有毒氨积聚也得以逆转。
美国国立卫生研究院当天发表声明称,这是基因疗法首次在人类患者中实现定制化临床应用,为将来开发针对其他罕见病的定制化基因疗法奠定了基础。
“它标志着新的医学时代来临。成千上万被传统制药市场忽视的罕见遗传病患者,或有望通过定制基因疗法而治愈。”《华盛顿邮报》评论称。
当地时间5月15日,《新英格兰医学杂志》报告全球首例婴儿期定制化基因编辑疗法。图为患儿KJ Muldoon近影。/图源:Children’s Hospital of Philadelphia
首个定制化基因治疗诞生背后
患儿名叫KJ Muldoon,患有氨甲酰磷酸合成酶1(CPS1)缺乏症,这是一种遗传代谢病,迄今全球公开报告病例仅数百人。
携带相关基因突变者可能在任何年龄段发病,出现不同程度的高氨血症、代谢性脑病及肝病。其中,新生儿期就发病的人,病情多进展迅速,病死率高,50%者无法活到成年。
2024年8月,KJ Muldoon出生的第二天,就出现了嗜睡、呼吸窘迫、肌肉僵硬等症状。他的胳膊若被抬起,松开后就会颤抖着垂落到身体一侧。血检提示,他体内的氨含量达到危险水平。
一周不到,基因测序结果出来了。医学团队确认KJ Muldoon携带源自父母双方的基因突变,诊断为CPS1缺乏症。
过往,针对该病的治疗方案极有限,仅仅是严格控制蛋白质摄入;服用药物、接受透析,去除体内不断积聚的氨;以及根据病情、做肝移植。
5个月大时,KJ Muldoon被列入肝移植名单。据美国相关规定,患儿满1岁或达到一定体重,才能做此类手术。
但KJ Muldoon很可能等不到,因为他的情况非常凶险,即使摄入微量蛋白质,也会导致血液中氨浓度激增。每经历1小时高血氨状态,大脑就会遭受不可逆损伤。
此时,美国费城儿童医院团队提出一种“创新思路”:可以利用碱基编辑技术,精准地修复一个关键的基因缺陷,从而改善病症。
多年来,费城团队一直在探索“定制化的基因编辑疗法”。随着研究深入,他们的研发流程不断加速,从1-2年能设计出一套方案,缩短到只需几个月就能完成,且在小鼠实验中证明有效。
拿到KJ Muldoon的测序结果后,费城团队迅速行动,开启了一场生命大接力。
他们联系多名基因编辑疗法专家,包括碱基编辑技术发明者David Liu,长期倡导加速CRISPR药物开发的加州大学伯克利分校科学家Fyodor Urnov等,组建起“CRISPR治愈联盟”。
“联盟”着手创建携带突变基因的细胞系、小鼠模型;不断测试基因编辑器在肝细胞中的效用,试图用最短时间、筛选出最优者……美国国立卫生研究院也参与其中,资助了一项针对非人类灵长目动物的毒理学实验。
紧接着,不同地区、多家生物制药公司陆续跟进,生产编辑技术和递送系统等。一般情况下,由于经济成本、伦理、法务风险等,这些流程通常不可能并行推进。
但这一次,所有人都为了孩子顶着巨大压力开展研究,仅用6周时间,团队就锁定了最优研发方案。
直到此时,研究团队才将定制化的基因编辑疗法,对KJ Muldoon的父母全盘托出。“我们反复权衡,仔细向医护团队咨询肝移植和这种创新疗法。我们祈祷、咨询亲友、收集信息,最终决定赌一把。”其父母回忆。
图源:Children’s Hospital of Philadelphia
6个月定制“个性化治疗方案”,起效了!
2024年11月的感恩节前夕,费城团队与美国食品药品监督管理局(FDA)首次举行非公开会议,介绍前述定制疗法。
费城团队称,虽然整个研发过程耗时较短,但该疗法的完成度极高。在快速构建、携带目标基因片段的动物模型中,团队验证了它的安全性和有效性,已达到适用于人体的药物生产阶段。
今年情人节当天,费城团队正式向FDA递交临床申请。仅仅7天,团队拿到FDA的紧急审查许可。这款定制药物以KJ Muldoon之名,被命名为“kayjayguran abengcemeran”,简称k-abe。
2025年2月25日,通过静脉输注,患儿完成了第一剂次基因编辑治疗。新一代碱基编辑系统通过脂质纳米颗粒(LNP)载体,递送至他的肝细胞。在那里,碱基编辑器会被引导至变异基因处,直接修改单个碱基,纠正致病的突变。
费城团队儿科医生、基因疗法专家Rebecca Ahrens-Nicklas回忆,当天治疗室内充满兴奋的喧闹声,“他(KJ Muldoon)全程酣睡。”
今年3、4月,KJ Muldoon又分别完成一次基因编辑治疗。监测数据显示,他的血氨浓度、谷氨酰胺水平、尿氨酸水平等,均向正常范围回落。肝功能指标虽有轻度波动,但未见严重不良反应。神经系统也没有出现进一步损害。
Rebecca Ahrens-Nicklas等人非常谨慎,不敢轻言“治愈”。因为要判断基因编辑是否成功,必须做肝穿刺活检,这对KJ Muldoon来说太过危险。
但可以肯定的是,大量迹象表明,患儿比治疗前明显好转。服用较低剂量药物后,他的日常蛋白质摄入恢复到同龄儿水平,健康状况持续改善,体重稳步增长。他能正常坐起,像同龄儿一样充满活力。
费城团队称,KJ Muldoon有望在今年6月左右出院、和家人团聚。
医疗团队和患儿合影。/图源:Children’s Hospital of Philadelphia
碱基编辑立大功
“在这么短的时间内,成功开发出个性化的基因编辑疗法,是医学史重要的里程碑。我们由此踏入了一个崭新的时代,一个曾经无法治愈的遗传疾病也有望得到有效治疗的时代。”基因编辑疗法的开创者之一、诺贝尔奖得主Jennifer A. Doudna如此评论。
还有专家指出,碱基编辑的问世,是促成前述“不可思议事件”的功臣。
碱基编辑疗法被称为“下一代基因编辑技术”,它无需切断DNA双链,就能精准、永久性地编辑DNA中单个碱基,校正致病性突变,在确保DNA完整性的同时,能一次性彻底实现疾病治愈,具有更高的安全性,编辑效率也更高。
目前,基因碱基编辑已运用到T细胞白血病、高胆固醇血症等治疗探索中。2024年1月,广西医科大学第一附属医院发起临床试验,于全球首次通过碱基编辑疗法,临床治愈一名重型β-地中海贫血症患者。
《新英格兰医学杂志》针对前述费城团队创新,发表随附报告称,这标志着针对罕见病治疗的基因编辑,从实验室迈向临床,提供了全新思路,但仍需在安全性、可及性及伦理层面持续突破。
目前,针对KJ Muldoon的随访数据仅有7周,长期安全性、疗效(如肝功能、神经发育)尚不明确。后续要长期追踪其肝功能、血氨水平、神经发育及潜在副作用(如免疫反应、脱靶效应)。
美国斯坦福大学法学院生物伦理学家Henry Greely在回复媒体的电子邮件中称,此类研究需要考虑支付问题。据费城团队表述,数十位合著者、联邦资金、私人公司对于研究都有贡献,不乏大额捐赠,无法计算出KJ Muldoon治疗究竟花了多少钱。
Fyodor Urnov是加州大学伯克利分校创新基因组学研究所技术科学总监,参与了前述疗法开发。他表示:“我们希望能开创先例。这将是基因编辑真正实现个体化治疗的元年。”
(凌骏对本文亦有贡献)
参考文献:
1.Kiran Musunuru, et al. Patient-Specific In Vivo Gene Editing to Treat a Rare Genetic Disease. NEJM. May 15, 2025.
DOI:10.1056/NEJMoa2504747
2.董慧, 杨艳玲. 氨甲酰磷酸合成酶1缺乏症的诊断与治疗研究进展. 中国实用儿科杂志. 2022,Vol. 37, Issue (10): 766-770.
DOI:10.19538/j.ek2022100612