探访中国顶级基因编辑实验室:打一针就可治愈绝症?国产基因编辑药物8-10年后或将面世

   日期:2025-01-02    作者:caijiyuan 浏览:86    移动:http://w.yusign.com/mobile/quote/9084.html

封面新闻记者 刘秋凤

去年基因编辑婴儿事件引起轩然大波,至今余热未散。

在杨辉看来,这件事的负面影响,不会阻碍基因编辑技术的发展,因为这是21世纪生命科学最重要的技术之一。

6月10日,中科院脑科学与智能技术卓越创新中心杨辉团队的最新技术成果发布在国际顶尖学术杂志《Nature》上,证明了第四代基因编辑技术——单碱基编辑技术存在大量的RNA脱靶,其中在癌基因和抑癌基因上也存在高比例的脱靶,如果用于临床治疗有较大的致癌风险。

不仅找出了问题,他们还提供了解决方案。这些成果让杨辉相信,他们或将能在8-10年内,实现基因编辑药物的国产,治愈脊髓性肌萎缩症(SMA)、黄斑病变等疾病。

2019年5月28日,国务院总理李克强签署第717号国务院令,公布《中华人民共和国人类遗传资源管理条例》(以下简称《条例》)。《条例》自2019年7月1日起施行。

基因编辑婴儿事件抛出一个信息炸弹后,大众依然对很多基因编辑问题处于云里雾里的状态。基因编辑到底是什么?能否在攻克绝症中,成为里程碑性的工具?中国的基因编辑走在怎样的水平?何时能走向临床?

在《条例》实施前夕,记者探访了杨辉团队,带您走进中国顶级基因编辑实验室,解密他们背后的神秘基因编辑技术。

本次研究成果的核心团队

中国顶级基因编辑实验室

85后“老板”牵头 90后是主力

6月16日下午2点,周昌阳站在中科院脑科学与智能技术卓越创新中心一楼大厅与记者碰面。他身穿白衬衫,脚踏运动鞋,高高瘦瘦,浑身透着精神劲儿。他语速有点快,各种专业词汇脱口而出。

很难想象,在今年上半年,这个爱打篮球的大男孩以第一作者的身份,已连续在国际学术杂志上发表了2篇论文,一篇发表在《Nature》上,一篇发表在《Genome Biology》上。

周昌阳在实验室

跟着他的脚步,记者来到一个无菌实验室。他的小师妹韩林晓正在这里做实验。韩林晓1997年出生,大学刚毕业,是该项目参与者中年龄最小的成员。她穿着白大褂,一脸素颜,眼中闪着青涩的质朴。

周昌阳和韩林晓都是夜猫子,常常凌晨一两点才走出实验室。或许,当夜幕深沉,周围安静得能听得见自己心跳时,他们才能更专注地完成那种精密实验。

从去年10月开始到今年5月,韩林晓重复做了上百个分子和细胞基础实验。这种单调重复的工作需要实验者赖得住寂寞。为了赶进度,她每天晚上都超过12点回宿舍。

她有时也会想,天天这么晚睡觉,会不会内分泌失调,老得快。勤奋再加上一点点运气,她付出的回报很丰厚。今年6月,她收到了一份很棒的毕业礼物:《Nature》杂志上的一篇论文中,她是共同作者。

显微操作的胚胎,杨辉平均一天可以操作400个胚胎-来源杨辉PPT

在杨辉的团队里,没有打卡和上下班。科研人员可以根据自己的喜好选择工作时间。他们的平均年龄不到30岁,90后是主力。杨辉是团队里的老大哥,也仅有34岁。这批年轻人正快速成长为中国基因编辑技术的骨干力量。

“我们团队成员大部分是新手。”杨辉说,刚毕业的大学生,需要经过2-3年的训练,4-5年后才能独立承担课题。一方面,国内基因编辑领域人才储备不够;另一方面,最好的博后都出国了。虽然现在人才短缺的形势在好转,但与国外的差距依然不小。

杨辉2014年从美国攻读博士后回国组建了现在的团队。前三年,他一篇论文都没发表。积蓄的力量在2017年爆发。从2017年至今,短短2年多时间,他们在《Science》和《Nature》等国际顶级期刊和其他高水平期刊上发表的论文约有数十篇。

中科院脑科学与智能技术卓越创新中心所在地

“高深莫测”的基因编辑

两个基因编辑临床实验被紧急叫停

一直以来,基因编辑技术被寄予很高期望:治愈癌症甚至复活灭绝物种。

经过20多年的发展,第四代基因编辑技术——“单碱基编辑技术”,曾被认为是精确又安全的,正在快速走向临床实验。

直到今年3月,杨辉团队的研究成果在《Science》上发表,为临床实验踩了一脚刹车。

这篇名为《胞嘧啶单碱基编辑会导致大量单核苷酸突变的脱靶》的研究论文,简而言之就是开发了一种名叫“GOTI”新型的高精度脱靶检测技术。使用该技术发现: 近年来兴起的第四代编辑技术单碱基编辑器中的CBE有可能导致大量无法预测的脱靶,因而存在严重的安全风险,但是另外一个单碱基编辑器——ABE并没有检测到明显的DNA脱靶。

“这会造成20倍于正常状态的基因突变。”杨辉说,这意味着患者使用这种技术治疗后,具有更高的致癌风险。

图片来源杨辉PPT

自问世以来,基因编辑技术与“脱靶”风险共生。什么是“脱靶”?形象地说就是,在治疗“坏”基因的同时,破坏了“好”基因。人类DNA是由31亿多个碱基对组成。基因编辑技术,就是对某个目标碱基进行敲除、替换、加入等。其风险之高,杨辉用“目标点位只有1个,但脱靶位置有31亿个”来形容。

这个成果让两个基因编辑临床实验被紧急叫停。“我听说他们已经通过了进行临床的审批。”杨辉说,这两个项目一个来自国内,一个来自美国,他们希望用第四代基因编辑技术治愈地中海贫血病。

最初“GOTI”的投稿是被拒了的,因为其他团队抢先一步得出了成果。杨辉没有放弃,就如青霉素的发现是偶然一样,他发现第四代基因编辑技术有安全隐患时,甚至对实验结果感到疑惑。顺藤摸瓜,他将研究继续深入后,才发现了这一惊人的结果。

3个月后,他们发现第四代基因编辑技术的更多问题。

6月11日深夜11点,《Nature》再次发表他们的文章:《DNA单碱基编辑技术引起RNA脱靶及其通过突变消除RNA活性》,首次证明三种单碱基编辑技术均存在数以万计的RNA脱靶。他们通过突变优化并获得三种更高精度的单碱基编辑工具,为单碱基编辑技术进入临床治疗提供了重要的基础。

周昌阳清楚地记得,这篇文章是今年4月5日投稿,5月30日《Nature》正式接受文章。在生命科学领域,有三个杂志是全球最顶级的,《Science》、《Nature》和《Cell》,简称CNS。“CNS论文的发表是一个科研工作者出众科研能力最有力的证明。” 周昌阳对团队成果颇为自豪。

杨辉目前聚焦罕见病-来源杨辉PPT

打一针治愈绝症?

8-10年后国产基因编辑药物或将面世

杨辉预计,8-10年后,国产的基因药物就将面世。他希望自己是实现这个目标的第一人。

“现在我们做动物实验已做得很好,下一步是进行临床实验,一旦临床没有问题,就可以药物上市。”杨辉说,他们团队目前在上海注册了公司,希望尽快将技术转化,推向临床实验。

8-10年是保守时间,我们努力一下,应该没问题。”杨辉很乐观地说。他的声调平静,仿佛在说一件家常事。而外行人听到这个消息,已经抑制不住激动地雀跃起来。基因编辑药物面世,这将是一件人类生物医药历史上的里程碑事件。

目前,杨辉团队正在同步研究数种罕见病,其中他重点聚焦脊髓性肌萎缩症(SMA)和黄斑病变。

“很多罕见病没有药物治疗,病人非常急需。”杨辉告诉记者,如果不及时治疗,很多罕见病病人很快就会死亡。而且,国家对罕见病有相关政策,可以加速技术成果的转化。

“等我们的基因编辑技术在罕见病病人身上应用后,安全性没有问题了,就可以拓展到常见病,如心脑血管、糖尿病等。”他说,只要第一种药物突破,实现工业化量产,后面的药物面世就快了。

图片来源杨辉PPT

要实现这个目标,杨辉团队的主要竞争对手是哈佛和MIT等美国实验室。

虽然国内基因编辑技术与日俱进,但和国外依然有不小的差距。杨辉认为,最主要的差距在于工具“开发和优化”。目前为止,四代基因编辑工具皆由国外开发。

“中国在应用方面很有优势,但目前仅有约10来家实验室在做工具‘开发和优化’。”杨辉的实验室也刚刚在这个领域起步。

但中国科学家实现“弯道超车”并无不可能。

杨辉曾举了一个自己在麻省理工学院读博士后的例子。他说,中国的研究者很努力,去了国外一般遵循996的原则,可能比996还长。国外的博后一般每天最多可以操作100到200个胚胎,而杨辉平均一天可以做400个胚胎。他的导师觉得惊讶,第二天专门跑到实验室亲自看他做实验,看完之后就心服口服了。

天道酬勤,梦想之花开放的那一天,迟早会到来。

杨辉在实验室

【对话】

如何看待“基因编辑婴儿”事件

记者:您怎么看待基因编辑婴儿诞生?

杨辉:基因编辑婴儿和用基因编辑技术治疗疾病有很大的区别。后者被编辑的基因是在体细胞,不会遗传给后代。基因编辑婴儿事件存在有很多学术问题,技术层面也远远未到临床那一步,脱靶更加没有避免,可能会给这对婴儿带来其他癌症风险。

记者:您认为,如何防止基因编辑技术的滥用?

杨辉:在婴儿出生前就进行基因“改造”,这种行为是严格禁止的。如果科研有什么需要,应该与国内外的科学家一起来讨论。现在技术还远未成熟的情况下,应该建立相应的法律法规,对基因编辑进行严格规范,如有违反,应该严惩。

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