基因剪刀CRISPR能变身“吃豆人”吃掉癌细胞, 治愈绝症
试想一下：安吉丽娜·朱莉不用做乳腺切除手术，而只需服用一剂基因，把可能引发癌症的BRCA2基因剪去。这就是治疗与治愈的区别。
研究人员运用CRISPR蛋白质，以及一个由RNA实现的效果放大过程，以此检测癌细胞的存在。
艾滋病毒（HIV）没有治愈之法。有赖于教育、预防和PrEP（暴露前预防投药）等手段，它不再是八九十年代那种无从化解的灾祸。但治愈仍无从谈起。
原因是多方面的，其中之一是HIV能神不知、鬼不觉地潜入细胞DNA内部，其中包括本应消灭它的免疫细胞的DNA。但HIV也有可能断送在这种能力上，因为CRISPR出现了。对于这种基因编辑技术，人们一度兴奋至极，继而疑虑重重，现在则抱以谨慎乐观的态度，试图以此治愈一大堆难治疾病。
上周，一个生物学家团体发表研究报告，详细介绍了相关原理，即将一个抗HIV的CRISPR系统隐藏于另一种会“偷渡”的病毒之内，偷偷潜入宿主的免疫系统。该病毒在自我复制时，能顺便将HIV从感染细胞中剔除。在目前阶段，这种方法适用于大鼠和小鼠，对人则不适用。但从概念证明的角度看，它意味着我们能开发出类似的系统，以此打击很多类型的疾病——疱疹、囊性纤维化以及各种癌症。
以上疾病都能够不同程度地治疗，可问题在于治疗过程必须持续进行才能有效。“目前针对HIV的抗逆转录病毒疗法能有效抑制病毒的复制，” 费城天普大学神经病学家、此次研究（发表于《分子治疗》杂志）的第一作者卡梅尔·哈利利（Kamel Khalili）说。“但它不能清除已经与基因结合的HIV副本，所以患者一旦停药，病毒就会卷土重来。”另外，治疗也有失败的时候，而且常常如此。
上世纪70年代，两位研究人员首次提出这种概念，即以病毒为媒介，用好的DNA取代坏的DNA。这种基因疗法给医学界带来了变革的希望。80年代，研究人员在小鼠身上测试了首个工作模型。90年代，人们开始用基因疗法治疗免疫和营养缺陷，成效非常有限。及至1999年，参与宾夕法尼亚大学基因治疗试验的病人杰西·盖尔辛格（Genee Gelsinger）死于并发症，导致整个领域紧急刹车。后来，基因治疗开始稳步回归，但2012年人们发现CRISPR技术可以简单、准确地剪切基因，从而加速了基因治疗的发展。
CRISPR作为艾滋病毒治疗的媒介，也有它自己的问题。一方面，在从受感染细胞中去除HIV的同时，它决不能破坏周围的DNA。艾滋病毒处在不断的变异和演化之中，因此，光凭一张基因“快照”来编制CRISPR系统是行不通的。研究人员必须锁定对病毒生存至关重要、且固定不变的片段，而且这样的片段要足够多。
下一个难关是将系统送入足够多的感染细胞之内，以达到临界数量。为此，你首先要骗过免疫系统——它就是为攻击一切外来异物而生的。因此，研究人员用腺相关病毒（AAV）将CRISPR系统包裹起来。“AAV是一种很小的辅助病毒，除非有别的病毒帮忙，否则无法在细胞内自我复制。
“AAV的妙处就在于，它们基本不会引发人体的免疫反应，”西雅图的弗瑞德·哈金森肿瘤研究中心(Fred Hutchinson Cancer Research Centre)微生物学家基恩·杰罗姆(Keith Jerome)说。
但这也并非绝对。1999年的基因疗法试验中，杰西·盖尔辛格正是因为免疫系统对AAV反应过度才不幸殒命。因此，有心使用AAV基因疗法的医生必须清楚患者对AAV的接触史。
要获准进入人体使用阶段，这种CRISPR疗法就必须安全并且有效。这项研究面临着能否有效的严格问题。哈利利和合著者们用不同的艾滋病毒株处理了小鼠和大鼠模型；既有潜伏性毒株，即病毒隐藏在细胞DNA之中，也有活跃复制的毒株。继而，研究人员又用其处理了嫁接人类细胞的小鼠。在以上三种情况下，艾滋病毒的感染率都出现大幅下降。
关于安全性，还有一个好消息：并没有证据表明，有任何非目标位点在试验中被切割。
现在，他们要运行更多的实验，确保万无一失。这些实验可能用到灵长类动物模型，因其DNA更接近人类。他们还须确保该疗法能消灭足够的艾滋病毒，防止它们通过自我复制，恢复到为害人体水平。“在实际的人类患者中，CRISPR基因疗法不可能将艾滋病毒消灭殆尽，”加州大学戴维斯分校干细胞生物学家保罗·克诺普弗勒（Paul Knoepfler）说。“怎样的清除效率才算‘足够’，才能在临床上构成重大影响？”
哈利利认为，他可以足够接近这一目标，据他介绍，CRISPR系统不必消除所有的艾滋病毒感染细胞，只要使它们降至患者免疫系统可以应对的数量即可。“我非常相信基因编辑策略，凭借我30年的艾滋病毒研究，我觉得，这个办法将是最终的答案。”
他并非唯一的乐观主义者。“使用病毒作为传播系统，这样做的优势在于，它几乎能感染每一个细胞。”匹兹堡大学病理学家罗建华说，他正在使用类似的病毒内CRISPR系统来靶向细胞中的癌性DNA。
治愈艾滋病毒也可以证明这一治疗概念，进而推广到其他疾病，乃至先天性遗传病。虽然艾滋病毒最初只是一种感染，但潜入染色体后，它便形同遗传性疾病了。
“吃豆人”CRISPR-Cas13a酶
CRISPR-Cas13a家族（曾被称为CRISPR-C2c2）是CRISPR-Cas9的近亲，后者正将生物生物医学研究和治疗导向基因编辑之途。
这种Cas13a蛋白是一种核酸切割酶（又称核酸酶）。Cas9蛋白是对双链DNA的特定序列加以切割，Cas13a蛋白则锁定特定的RNA序列。也就是说，它不光剪切那一个特定RNA，还会四处乱跑，切断并摧毁所有在场的RNA。
“对于Cas13a与其RNA靶标之间的结合，我们可以把它想象为一个开关——与目标结合之后，酶得到激活，变成细胞内的‘吃豆人’，把附近所有的RNA都吞噬掉，”研究人员亚历山德拉·伊斯特-希勒斯基（Alexandra East-Seletsky）说。这场RNA大屠杀可能会杀死细胞。
Cas13a的变体中，有三种会在腺嘌呤处切割RNA。有了这种差异，研究人员就可以同时检测两种不同的RNA分子，例如来自两种不同病毒的RNA。
自上述HIV研究发表以来，加州大学伯克利分校的一组生物学家又描述了10种新的CRISPR酶，据称这些酶一旦被激活，就会“像吃豆人一样”蚕食RNA，可用作感染性病毒的敏感检测方式。
这些新的酶是CRISPR蛋白Cas13a（去年9月，加州大学伯克利分校研究人员在《自然》杂志中报告了这一蛋白）的变体，或可用于检测RNA的特异性序列，例如来自病毒的序列。该研究表明，CRISPR-Cas13a一旦与其靶RNA结合，就会开始不分青红皂白地切割所有使之“发光”的RNA，从而便于检测。
博德研究所（Broad Institute）的两组研究人员随后将CRISPR-Cas13a与一个RNA放大过程相结合，表明该系统（被命名为[Sherlock]）可以检测到极低浓度的病毒RNA，例如登革热和寨卡病毒RNA。此种系统可用于检测任何类型的RNA，包括特定癌症细胞的RNA。
试想一下：安吉丽娜·朱莉不用做乳腺切除手术，而只需服用一剂基因，把可能引发癌症的BRCA2基因剪去。这就是治疗与治愈的区别。
翻译：雁行
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