「基因魔剪」不靈了？96%的人對CRISPR存在預先免疫力

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近期，一項發表在《自然·醫學》上的研究表明，大部分人對Cas9蛋白存在預先免疫力，Cas9蛋白作為CRISPR-Cas9基因編輯療法的重要組成部分，若它受到人體自身免疫系統的威脅，那麼CRISPR-Cas9 基因編輯技術的「切割」工具可能就會失靈了。

在這項最新的研究中，來自德國的研究團隊將48名健康志願者的血液樣本暴露於Cas9蛋白酶中，這種酶來自一種名為Streptococcus pyogenes（釀膿鏈球菌）的細菌。 而Cas9是CRISPR基因編輯技術中最常用的DNA切割酶之一。結果顯示，該研究中96％的人對Cas9具有T細胞免疫力，85％的人血液中預先存在針對它的抗體。CRISPR-Cas9基因編輯技術貌似再次遭遇挑戰。

事實上，CRISPR從面世的現在，整個路途可謂一波三折。

CRISPR-Cas9技術自2012年被發現以來，研究浪潮在短短幾年間就席捲了整個學術界，應用潛力大到令人怎舌，是當之無愧的「明星技術」。而CRISPR-Cas9的幾位研究先驅也相繼得到了引文桂冠獎的垂青。但是由於CRISPR/Cas9技術在基因編輯領域的巨大經濟價值，它的專利歸屬也成為了科學家及其背後所依託的利益集團的爭奪焦點。這場專利之爭分為兩大陣營，一方為Jennifer Doudna 和EmmanuelleCharpentier兩位美女科學家所領銜，另一方則是學術界冉冉升起新星——華裔科學家張峰。饒有意味的是，引文桂冠獎在2015年頒給了Jennifer Doudna 和Emmanuelle Charpentier，2016年又頒給了張峰。

美東時間2017年2月15日，美國專利局審查與上訴委員會作出裁決，判定張鋒及MIT和Harvard的Broad Institute所申請的CRISPR基因編輯專利，與加州大學伯克利分校Dougna和歐洲合作者Charpentier的CRISPR發現，並不存在衝突，"no interference in fact"。也就是說，兩家發現並不重複，張鋒與Broad Institute得以保留其CRISPR專利權。這場天價的專利爭奪戰，至少在當前已經結束，張鋒取得巨大勝利。詳情參見知社報導張鋒與MIT在CRISPR世紀爭奪戰中取得決定性勝利 | 今日快訊。

然而這場爭奪戰落幕不久，北京時間2017年5月30日，期刊《NatureMethods》刊登了題為「Unexpected mutations after CRISPR–Cas9 editing in vivo」的文章，又將CRISPR推上浪潮。該文指出CRISPR-Cas9技術會導致小鼠體內數百個非目標突變。顯然，這對於享有「上帝之手」「基因剪刀」之稱的基因編輯技術CRISPR的脫靶性問題提出了質疑。但論文一經發表，便引起了生物界的廣泛批評。人們認為該論文實驗設計不科學、數據不充分。詳情參見知社報導基因剪刀CRISPR–Cas9遭質疑,《自然》子刊編輯重點關注。

此後， 北京時間2018年1月5日，斯坦福大學醫學院Matthew Porteus長官的研究小組在生物學預印本網站 bioRxiv 上發表了一篇未經同行評議的文章，記錄了研究人員對數十人進行的血液測試，結果顯示，65％的捐贈者具有針對釀膿鏈球菌Cas9的抗體，但無法檢測出針對該酶的T細胞活性。該研究發現「人類對任一 Cas9 同系物預先存在的適應性免疫應答，可能阻礙 Cas9/gRNA 系統安全有效地用於治療疾病，甚至還可能對患者產生顯著的毒性」。該論文發布當天，Editas公司的股價應聲大跌，Intellia 和 CRISPR 兩家也未幸免於難。

如今，發表在《自然·醫學》上的這篇文章更加強有力地證明了這一結論。作為領域內領軍人物之一，柏林Charité大學醫學院的Michael Schmueck-Henneresse在一封郵件中表示，最初他對96％的調查結果感到十分驚訝。「但這是有道理的，因為釀膿鏈球菌是導致人類細菌感染的最常見原因之一，我們都經歷過多次感染，甚至它可能已經定植於我們體內了，因此未來我們需要投注更多的關注在CRISPR-Cas9的免疫問題上。」

那麼CRISPR療法能否如傳言所說最早明年進入人體檢測階段？它究竟會在人體裡發揮什麼樣的作用？這些問題取決於多種因素，例如CRISPR-Cas9系統在體內如何被包裝和傳遞，它的靶向組織是哪些等等。Intellia Therapeutics公司表示，他們一直在研製能夠避免T細胞免疫反應的CRISPR系統，以期開發以CRISPR為基礎的藥物，輸送到身體特定部位來治療各種遺傳疾病。當然，在其它一些體外項目中，這個預先免疫反應就不存在了。對於這個體內計劃，Intellia目前正在嘗試使用脂質納米顆粒（LNP）將CRISPR遞送到肝臟。 Intellia發言人Jenn Smoter表示，該項研究目前已經到了動物實驗階段，沒有發現T細胞介導的Cas9細胞毒性表達的跡象。

Schmueck-Henneresse 同時提醒一定要謹慎開展臨床實驗，CRISPR藥物開發上應盡量減少Cas9在細胞中活化的時間，給第一批患者服用的時候可以配合免疫抑製劑服用。

澳大利亞國立大學的基因組編輯專家Gaetan Burgio在年初發推特說，雖然人體Cas9的預先免疫力比脫靶效應更令人擔憂，「但是預先免疫力的問題是有辦法避免的，在bioRxiv發布文章以後，也有其他研究展示了如何通過修飾Cas9蛋白或使用Cas9直系同源物來規避這一問題。大家別慌！」

Schmueck-Henneresse則進一步表示，圍繞解決預先免疫問題的另一方案是使用其它DNA內切酶，但其它的Cas酶也都來自人體常接觸的細菌，他的團隊測試了Cpf1酶，結果依然會出現免疫反應。他建議從不會感染人類的細菌中尋找Cas9。他補充道：「大家不必為這個結果感到恐慌。免疫反應是在基因治療領域是長期存在的問題。」

CRISPR技術從現世到現在一路走來，有無數榮光，也有無數爭議。學界的風波不斷震蕩著股市，而眼前的預先免疫問題會是它最後一個需要被攻克的壁壘嗎？究竟什麼時候它才會在大眾醫療中閃亮登場？抑或是未來還將帶給我們其他的驚喜或失望？

讓我們拭目以待。

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