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研究人員正是通過(guò)腺相關(guān)病毒精準(zhǔn)地將中和抗體序列引入B細(xì)胞基因組中的特定位點(diǎn)，以達(dá)到完全在體內(nèi)完成基因改造過(guò)程的目的，避免了傳統(tǒng)改造過(guò)程中的B細(xì)胞體外培養(yǎng)、基因編輯以及回輸?shù)冗^(guò)程，極大縮短了基因改造的時(shí)間和成本。與此同時(shí)，這種在基因組層面的定點(diǎn)插入使得一次性注射即可完成針對(duì)特定病毒的長(zhǎng)期緩解。
胡家志
北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員
來(lái)自以色列特拉維夫大學(xué)和美國(guó)圣裘德兒童研究醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)首次針對(duì)患者體內(nèi)的B細(xì)胞進(jìn)行基因工程改造，使其分泌靶向病毒的廣譜中和抗體，從而可以開(kāi)發(fā)出針對(duì)艾滋病、自身免疫疾病和癌癥等疾病的一次性注射療法。相關(guān)研究論文日前發(fā)表在《自然·生物技術(shù)》上。
令人好奇的是，科學(xué)家是如何對(duì)B細(xì)胞進(jìn)行基因工程改造的？該項(xiàng)研究距離走向臨床還需要攻克哪些難題？科技日?qǐng)?bào)記者就此采訪了北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員胡家志。
新研究可在體內(nèi)完成B細(xì)胞改造
B細(xì)胞是一種白細(xì)胞，它來(lái)源于骨髓的多能造血干細(xì)胞，負(fù)責(zé)產(chǎn)生針對(duì)病毒、游離抗原的抗體。
“當(dāng)機(jī)體被病毒感染時(shí)，一些B細(xì)胞能夠識(shí)別病毒從而被激活并增殖。增殖的B細(xì)胞中，有一部分最終分化為漿細(xì)胞，并分泌大量抗體進(jìn)入體液，從而增強(qiáng)機(jī)體的體液免疫來(lái)清除病毒。”胡家志告訴記者。
“每個(gè)B細(xì)胞表達(dá)一種抗體，人體內(nèi)同時(shí)存在的表達(dá)不同抗體的B細(xì)胞達(dá)數(shù)十億，其中很小一部分表達(dá)能夠防御病毒的中和抗體。因此，在人體內(nèi)表達(dá)針對(duì)特定病毒的某種中和抗體的B細(xì)胞就相當(dāng)于‘滄海一粟’?！焙抑颈硎荆槍?duì)這樣的情況，科學(xué)家們對(duì)現(xiàn)有的B細(xì)胞發(fā)育路徑進(jìn)行了一系列改造，直接固化一些B細(xì)胞的抗體基因，提高體內(nèi)表達(dá)中和抗體的B細(xì)胞比例。
“目前，主流的技術(shù)路線是將B細(xì)胞在體外培養(yǎng)，然后向培養(yǎng)好的B細(xì)胞中轉(zhuǎn)入可表達(dá)中和抗體的基因，再將這些改造的B細(xì)胞回輸?shù)襟w內(nèi)?！焙抑菊f(shuō)。
在這項(xiàng)最新研究中，研究人員進(jìn)一步優(yōu)化了B細(xì)胞的改造流程，他們使用了兩個(gè)腺相關(guān)病毒在體內(nèi)對(duì)B細(xì)胞進(jìn)行改造，即利用基因編輯在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)抗體基因的原位整合。除此之外，基因工程改造還保留了B細(xì)胞抗體類型轉(zhuǎn)換、體細(xì)胞高頻突變等能力，因此這些改造后的B細(xì)胞在體內(nèi)仍然具有一定的進(jìn)化能力，可以適應(yīng)病毒的一些突變，從而可以更好地發(fā)揮對(duì)病毒的防御作用。
胡家志告訴記者：“研究人員正是通過(guò)腺相關(guān)病毒精準(zhǔn)地將中和抗體序列引入B細(xì)胞基因組中的特定位點(diǎn)，以達(dá)到完全在體內(nèi)完成基因改造過(guò)程的目的，避免了傳統(tǒng)改造過(guò)程中的B細(xì)胞體外培養(yǎng)、基因編輯以及回輸?shù)冗^(guò)程，極大縮短了基因改造的時(shí)間和成本。與此同時(shí)，這種在基因組層面的定點(diǎn)插入使得一次性注射即可完成針對(duì)特定病毒的長(zhǎng)期緩解?！?/span>
基因療法若成功或顛覆艾滋病治療現(xiàn)狀
艾滋病病毒（HIV）是一種能攻擊人體免疫系統(tǒng)的逆轉(zhuǎn)錄病毒，它會(huì)大量破壞免疫系統(tǒng)中最重要的CD4+T淋巴細(xì)胞，經(jīng)過(guò)數(shù)年，甚至10年以上的時(shí)間后使人發(fā)展成艾滋病患者，最終喪失免疫功能。
抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物的誕生和發(fā)展，讓許多艾滋病患者和艾滋病病毒攜帶者的生活得到了改善，艾滋病的定義也從致命性疾病轉(zhuǎn)變?yōu)槁约膊 Ｈ欢?，長(zhǎng)期服藥所帶來(lái)的副作用也在困擾著艾滋病患者。
“針對(duì)艾滋病病毒的基因療法，不僅可以通過(guò)一次性注射即可產(chǎn)生表達(dá)艾滋病病毒特異性中和抗體的B細(xì)胞，而且被改造后的B細(xì)胞能夠自發(fā)完成成熟過(guò)程，從而在一定動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)對(duì)抗持續(xù)變化的病毒，在一定程度上降低病毒逃逸幾率。”胡家志表示，如果針對(duì)艾滋病病毒的基因療法研制成功，對(duì)于治療艾滋病或?qū)a(chǎn)生顛覆性效果。
在該項(xiàng)研究中，研究人員通過(guò)一次注射，將兩個(gè)腺相關(guān)病毒遞送到小鼠體內(nèi)，使得小鼠脾臟中的部分B細(xì)胞能夠定點(diǎn)表達(dá)針對(duì)艾滋病病毒的中和抗體，同時(shí)小鼠體細(xì)胞會(huì)通過(guò)高頻突變來(lái)應(yīng)對(duì)不停突變的病毒分子，并產(chǎn)生記憶型B細(xì)胞來(lái)應(yīng)對(duì)后續(xù)病毒的二次感染等。
胡家志表示，以往的中和抗體蛋白分子注射治療通過(guò)注射已表達(dá)的中和抗體，在短時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充體內(nèi)的中和抗體數(shù)量，從而起到抵御病毒的作用。同中和抗體蛋白分子注射治療相比，一次性注射療法無(wú)需在每次病毒入侵后重新注射抗體分子或抗血清。
距離臨床應(yīng)用尚任重而道遠(yuǎn)
“從技術(shù)原理角度來(lái)說(shuō)，只要有合適的抗體，一次性注射療法同樣能夠針對(duì)艾滋病病毒以外的病毒進(jìn)行免疫治療。然而，該方案只能防止病毒侵染其他細(xì)胞，對(duì)已經(jīng)整合至基因組DNA上的病毒基因則無(wú)法清除或治愈。”胡家志說(shuō)。
在胡家志看來(lái)，目前的研究還只是在小鼠中完成了初步試驗(yàn)，因此其在人體上的有效性和安全性仍待驗(yàn)證，距離臨床實(shí)踐還需進(jìn)一步探究其實(shí)用性、有效性和安全性。
“從實(shí)用性角度來(lái)看，中和抗體蛋白分子注射治療也可以有效地用于治療病毒感染，相比于在體內(nèi)對(duì)B細(xì)胞進(jìn)行基因改造的一次性注射療法，中和抗體蛋白分子注射治療的安全性和有效性均比較可靠?！焙抑靖嬖V記者，從安全性的角度來(lái)看，目前在體內(nèi)對(duì)B細(xì)胞進(jìn)行基因改造，仍然需要在腺相關(guān)病毒遞送的組織特異性、CRISPR/Cas9系統(tǒng)編輯的安全性等方面有所提高。
從療法本身來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)研究還需要提高抗體基因插入的效率。
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