基因新闻 第38页

Mustang Bio公司与圣犹达儿童研究医院（St. Jude Children’s Research Hospital）共同宣布，其合作研发的治疗X连锁严重联合免疫缺陷病（X-linked severe combined immunodeficiency，X-SCID）的MB-107慢病毒载体基因疗法被美国FDA授予再生医学先进疗法认定（RMAT）。X-SCID又被称为“泡泡男孩病“，因为他们从出生时就需要生活在无菌的“泡泡”环境中。RMAT是专门为再生性疗法设立的审评途径，与FDA的突破性疗法认定类似，将加快这一疗法的开发和审评速度。

X-SCID是由于在X染色体上的IL2RG基因出现突变而导致的罕见遗传病。患者产生的淋巴细胞非常少，导致身体无法抵抗任何感染。如果不接受治疗，这些患者在婴儿时就会因为感染而去世。这些新生儿在出生时就需要被放在无菌的保护罩内生活，他们的一生可能都要在与世隔绝的无菌环境中度过，因此被称为“泡泡男孩”。

目前，除了提供无菌环境，降低感染发生的机会以外，治疗X-SCID的标准疗法是接受组织完全匹配的兄弟姐妹的骨髓移植。成功的骨髓移植手术虽然能够完全重建患者的免疫系统，但是超过80％的X-SCID患者没有完全匹配的供体，这些患者必须接受部分匹配的供体提供的骨髓组织。这种骨髓移植完全恢复免疫功能的可能性较低，而且可能产生严重的副作用。

MB-107是一种创新的基因疗法，该疗法使用慢病毒载体，在体外将健康的IL2RG基因导入从患者体内获得的造血干细胞中。然后将这些经过基因工程改造的造血干细胞注回患者体内。在接受造血干细胞疗法之前，患者会接受一轮低剂量的白消安（buslfan），帮助经过基因工程改造的造血干细胞在骨髓中生长和繁衍。这一新疗法同以前的基因疗法相比是一个重大的进步，以前的基因疗法试验中B淋巴细胞数目得不到恢复，患者仍然需要终身接受免疫球蛋白的静脉注射，在新的疗法中免疫系统的所有细胞都得到了恢复。

该疗法的RMAT认定是基于MB-107在1/2期临床试验的积极数据。在试验中，对8名患有X-SCID的婴儿进行了基因治疗。在治疗后两年内，这些婴儿的免疫系统功能和正常生长均有显着改善。而且，这种新疗法比以前的X-SCID基因治疗策略更安全、有效，且耐受性良好。在以前的研究中，基因疗法恢复了T细胞功能，但没有完全恢复包括NK细胞和B细胞在内的其他关键免疫细胞功能。在这项研究中，患者不仅恢复了NK细胞和B细胞功能，还有4名婴儿停止了静脉注射免疫球蛋白来提高免疫力。在这4个婴儿中有3个婴儿对疫苗产生了抗体反应，这也证实了其B细胞功能性。

“我们非常高兴FDA授予MB-107再生医学先进疗法认定，”Mustang总裁兼首席执行官Manuel Litchman说：“这一重要的里程碑进一步证实了我们的试验数据，并肯定了MB-107在解决这一缺乏有效治疗方案的致命疾病方面的潜力。我们期待与FDA和圣犹达儿童研究医院继续合作，加快开发和批准这一治疗方案，为满足患者的需求共同努力。”(生物谷Bioon.com）

2019年11月9日 讯 /生物谷BIOON/ –日前，一项刊登在国际杂志Development上的研究报告中，来自米兰大学等机构的科学家们通过研究发现了两种特殊分子，其或能共同作用帮助小鼠建立嗅觉并为其“青春期”铺平道路，相关研究结果或能帮助理解为何卡尔曼综合征（Kallmann Syndrome，KS）患者在没有激素治疗的情况下无法拥有正常的嗅觉也不能开始进入青春期。

图片来源：Roberto Oleari, University of Milan

卡尔曼综合征是一种伴有嗅觉缺失或减退的低促性腺激素型性腺功能减退症，患者体内缺乏一种特殊激素，其能刺激大脑产生需要达到性成熟阶段的信号，因此卡尔曼综合征患者就无法进入青春期，相反其会保持孩子般的身材，并没有性冲动，且生殖器官也会发育不全；目前最常见的治疗手段就是激素疗法，其能绕过患者大脑来帮其启动青春期，与类似生殖状况不同的是，这类患者并没有嗅觉，而嗅觉缺失也是卡尔曼综合征的明显特征。

文章中，研究人员鉴别出了两种与卡尔曼综合征发病相关的分子，即PLXNA1和PLXNA3分子，这两种分子存在于特殊神经中，而该神经能从小鼠鼻子延伸到发育中的大脑中，其能传输对嗅觉非常重要的信号并引导分泌激素的神经细胞从鼻子中的起始位点达到它们在大脑中的目的地，从而实现在目的地中进行机体青春期阶段的调节过程。当这两种分子在发育中的小鼠机体中处于缺失状态时，相关的神经并不会进行合适地连接，因此，处理气味的大脑区域就会发育不良，而且大脑中也缺乏促进青春期发育的神经细胞，这种症状与卡尔曼综合征患者的症状相同。

研究者Christiana Ruhrberg教授表示，以小鼠作为模式生物进行研究，我们鉴别出了一对特殊基因，其能促进小鼠机体出现与卡尔曼综合征患者相类似的症状，这是一项非常重要的研究发现，因为传递嗅觉并引导诱导青春期的神经细胞出现的神经组织在小鼠和人类机体的发育过程中会以非常相似的方式出现。

研究者希望后期能通过对PLXNA1和PLXNA3基因的缺陷进行检测来阐明卡尔曼综合征的发病机理，虽然能够利用激素疗法对这种疾病进行治疗，但阐明其背后的发病机制对于加快卡尔曼综合征的诊断、并开发新型疗法至关重要。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Roberto Oleari et al. PLXNA1 and PLXNA3 cooperate to pattern the nasal axons that guide gonadotropin-releasing hormone neurons，Development 2019 146. Published 5 November 2019 DOI:10.1242/dev.176461

2017年12月3日 讯 /生物谷BIOON/ –近日，一项刊登在国际杂志PLOS Computational Biology上的研究报告中，来自马里兰大学的研究人员通过研究发现，相比健康细胞而言，一种特定的基因或许在乳腺癌细胞中会表现出不同的功能，而这或许归咎于细胞中相互作用蛋白网络的改变。

图片来源：Nephron/Wikipedia

此前研究人员发现，单一基因所产生的蛋白能够在细胞中表现出不同的功能，而这依赖于蛋白之间的互相作用；蛋白互作往往会依赖于所处环境而发生改变，比如不同的组织或不同的发育阶段等；举个例子，一种由果蝇关键基因所表达产生的蛋白在果蝇发育的整个过程中或许会发挥两种完全独立的功能。

基于此前研究结果，本文中，研究者Sushant Patkar及其同事就假设，乳腺癌细胞中蛋白互作网络的改变或许就会改变单一基因的功能，为了检测这一想法，研究人员对来自1047份乳腺癌肿瘤样本和110份健康乳腺组织样本中的蛋白表达情况进行分析；随后他们开发出了一种计算框架来确定每一种样本中蛋白互作网络的特征，同时推断出到底是哪种基因能够介导这些互作网络中不同的细胞功能；此外研究者还将癌细胞和健康细胞中履行每一种功能的基因数量进行了对比。

研究结果表明，相比健康细胞而言，癌细胞中的多个功能似乎和较多或较少的基因表达直接相关，但这并不是因为这些基因表达所发生的变化，相反，这些功能的改变或许取决于蛋白互作网络的改变；研究者还发现，根据功能转移对病人机体的肿瘤组织进行分析，或许能作为一种有效的方法来预测患者机体癌症亚型和其存活情况。

研究者Patkar说道，对于一个基因失去或获得新的生物学功能似乎是完全可信的，而这种变化的例子主要能够在进化的背景下观察到，于是我们开发出了一种生物信息学方法来对此进行研究，结果发现，诸如这样的改变或许能通过基因编码蛋白互作的改变来发生。下一步研究人员计划通过研究证实是否这种新型的计算框架能够作为一种工具来帮助评估在其它生物学环境下基因功能的改变，比如其它疾病和组织中。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Sushant Patkar, Assaf Magen, Roded Sharan, et al. A network diffusion approach to inferring sample-specific function reveals functional changes associated with breast cancer. PLoS Comput Biol 13(11): e1005793. doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005793

11月15日，Sangamo Therapeutics公司启动SB-913首例人体临床试验，尝试通过体内基因编辑技术彻底治愈遗传性疾病，本次受试者患有亨特氏综合征（Hunter syndrome）。若能取得成功，SB-913将会是疾病治疗史上有着里程碑意义的药物。本文将围绕本品进行简单介绍。

亨特氏综合征

鉴于首例受试者患有亨特氏综合征，那么在介绍在研药物SB-913之前，我们先来了解一下亨特氏综合征。相信对发病机制的了解将有助于理解药物设计和研发思路。
亨特氏综合征，又名II型粘多糖贮积症（mucopolysaccharidosis type II，MPS II），是一种罕见遗传病。发病者主要是男性，每10万到17万人中，就有一名患者。亨特氏综合征患者体内缺乏艾杜糖醛酸硫酸酯酶（iduronate-2-sulfatase，IDS）基因，该基因负责编码分解有毒碳水化合物的酶——艾杜糖醛酸硫酸酯酶。由于IDS基因缺失，导致细胞有毒代谢物累积聚集，继而损伤患者各脏器。大部分的患者在20岁之前因呼吸道阻塞、上呼吸道感染、或是心力衰竭过世。唯一缓解病情的手段是每周接受标准的酶替代疗法。尽管这种疗法能有效控制病情，但输入患者体内的IDS酶会很快减少，下降到无法检测的水平。而且酶替代疗法的开销在每人每年10万至40万美元。因此，患者们对创新疗法有着迫切的需求。

SB-913

SB-913是Sangamo Therapeutics公司开发的一款用于治疗亨特氏综合征的基因药物，由腺相关病毒、锌指核酸酶（zinc finger nucleases，ZFN）和遗传性疾病缺失的IDS基因三部分组成。在治疗过程中，本品以输液的方式经静脉给药，输注时间控制在3小时。药物进入人体，腺相关病毒作为载体，携带两个锌指核酸酶和一个正常IDS基因直达人体肝细胞。到达肝部细胞内部后，锌指核酸酶特异地在肝细胞内启动，并识别、结合、切断内源性白蛋白基因位点（Endogenous albumin gene locus）。利用细胞天生的DNA修复机制，肝细胞可以把编码正常IDS的基因插入到该位点。至此，单个细胞完成修复（图1）。据介绍，仅需要1%的肝部细胞成功接收新的正常基因，那亨特氏综合征就能得到有效治疗。SB-913被设计为单次治疗策略，目的是为患者一生提供稳定、持续的IDS酶。SB-913已经获得FDA授予的孤儿药和罕见儿科病认定，也被FDA授予快速通道，用于治疗亨特氏综合征。FDA已经批准的一项名为CHAMPIONS（NCT03041324）的Ⅰ/Ⅱ期临床试验申请。按计划，该临床试验将对多达9名男性患者进行治疗，用于观察SB-913的安全性、耐受性及初步有效性。2017年11月15日，首例亨特氏综合征患者正式入组，在加州大学旧金山分校贝尼奥夫儿童医院接受SB-913药物治疗。

图1 SB-913工作流程示意图（Sangamo Therapeutics公司）

美国哥伦比亚大学医学中心（CUMC）研究人员发现，两个相邻基因——FGFR3和TACC3的融合会导致线粒体过度运动，为细胞快速生长提供能量，从而致癌。他们在近日《自然》杂志线上版发表论文称，实验显示，靶向这一致癌因素的针对性药物可以阻止肿瘤生长。该研究为治疗基因融合所致癌症提供了新思路。

早在2012年，CUMC的研究人员就发现一些胶质母细胞瘤是由FGFR3和TACC3这两种基因融合引起的。之后，又有许多科学家在一些肺癌、食道癌、乳腺癌、宫颈癌、膀胱癌等癌症病例中发现了相同的基因融合，但这种融合促进肿瘤生长的机制却一直没有弄清楚。

此次，CUMC研究人员发现，这两种基因融合会激活一种名为PIN4的蛋白。该蛋白一旦被激活，会导致过氧化物酶体成倍增加，释放大量氧化剂。这些氧化剂会诱导线粒体代谢的关键调节器PGC1alpha，促使线粒体过度运动，从而产生癌细胞快速分裂和生长所需的大量能量。

研究人员实验发现，通过线粒体抑制剂对含有FGFR3和TACC3基因的人类脑癌细胞进行治疗，能阻断癌细胞内的能量生产，显着减缓肿瘤的生长。针对含有这种基因融合的人类脑癌小鼠模型的实验也显示了同样的结果。

新研究显示，直接靶向线粒体代谢以及FGFR3和TACC3基因的药物或可避免抗药性带来的肿瘤复发问题，对于基因融合所致癌症的治疗来说，采用线粒体抑制剂和激酶抑制剂双重治疗可能会有效。(生物谷Bioon.com）

CRISPR/Cas9系统极大丰富了原核生物的基因组编辑方法。但由于CRISPR/Cas9系统高效的致死筛选能力和原核生物普遍的低同源重组效率，多靶点和自动化的基因组编辑仍难以实现，严重限制了菌株的遗传改造效率。

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员郑平带领的系统与合成生物技术团队、研究员孙际宾带领的系统生物分析团队以及研究员王猛带领的高通量新分子生物合成团队合作，在重要工业平台微生物谷氨酸棒杆菌中开发了多元自动化基因组编辑方法MACBETH（Multiplex Automated Corynebacterium glutamicum Base Editing Method）。该方法结合CRISPR/Cas9系统的定位功能与胞嘧啶脱氨酶（AID）的碱基编辑功能，可在染色体靶位点实现从C到T的编辑，编辑效率高达90%。MACBETH可同时在多个基因中生成提前的终止密码子，以失活靶基因。在天津工生所的自动化平台上，可实现从质粒构建、基因组编辑、获取正确突变株和表型验证的全流程自动化操作，编辑能力可达到每月数千突变株。作为示例，MACBETH用于一次性构建94个调控因子单独失活的菌株库，成功率达到100%。由于不需要额外提供DNA模板，该方法可降低基因组编辑难度与成本，并可在不影响基因组结构的前提下，快速构建全基因组规模的单基因失活菌株库，有望加快谷氨酸棒杆菌的基础和应用研究，为将谷氨酸棒杆菌改造为通用的微生物底盘提供技术支持。同时，该方法也为在其他原核生物中实现多靶点和自动化的基因组编辑提供了参考。

相关研究成果发表在Metabolic Engineering上，助理研究员王钰、研究实习员刘叶为论文的共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究项目、中科院重点部署项目、中科院率先行动“百人计划”和天津市特支计划项目的资助。 (生物谷Bioon.com）

2018年4月16日 讯 /生物谷BIOON/ –近日，一项刊登在国际杂志Cell Reports上的研究报告中，来自宾夕法尼亚大学的研究人员通过研究表示，作为新兴的精准医疗研究领域，将来自癌症患者肿瘤的特殊遗传信息与疗法选择进行有效匹配或许无法有效鉴别出所有对特殊疗法能够产生反应的患者，而来自患者的其它分子信息或许就能够揭示这些所谓的“隐藏反应者”。

图片来源：sciencealert.com

研究者Casey Greene表示，靶向性序列能够帮助寻找携带特殊突变且能对抗癌药物非常易感的个体，但很多人群常常会缺失这些突变，因此机器学习技术（machine learning approaches）或许就能够改善这种状况，帮助研究人员治疗患者进行合适的治疗。文章中，研究人员利用机器学习技术对肿瘤中的异常蛋白质活性进行分类，这种人工智能能够帮助开发出特殊的计算机程序，利用新型数据来学习并且进行决策制定，研究人员所开发出的算法能够在癌症基因组图谱 (TCGA)中进行搜索，将来自33种不同癌症类型的遗传数据进行整合，同时研究者Greene及其同事还能利用转录组学的信息进行深入分析。

研究者能够将这种模型特异性地应用于Ras通路，该基因家族能够制造控制细胞复制和死亡的蛋白质，正常功能的Ras蛋白的改变常常会促进癌细胞生长和扩散，同时这些突变也被认为是一种无成药性的Ras（undruggable Ras），其抑制了很多研究抑制剂药物和基于疫苗疗法的开发进程。

研究者Greene表示，在TCGA中，这种模型是基于来自人类肿瘤的遗传数据来运行的，其能够预测机体对特定抑制剂的反应，而这些抑制剂则能够影响癌症细胞系中过度表达Ras信号通路的癌症，长期以来转录组学在肿瘤学研究中的精准性被研究人员忽略了，但当与机器学习技术相结合后就能够帮助科学家们有效鉴别出一些“隐藏反应者”。

目前研究人员正在联合研究来筛选特殊的化合物来靶向作用携带异常Ras活性的肿瘤组织，同时研究人员还希望能通过机器学习技术对这些肿瘤数据进行分析来寻找哪些患者能够因潜在的癌症药物而获益。最后研究者Sanchez表示，对于能够使得个体实时受益的精准医学而言，我们必须开发出强大的模型来有效检测潜在疗法的效应，如今研究人员就能够利用机器学习指导的药物发现结合手段来帮助有效鉴别出Ras活性失控的肿瘤，并且有效评估和实施比较多种癌症疗法的效应。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Way GP, Sanchez-Vega F, La K, et al. Machine Learning Detects Pan-cancer Ras Pathway Activation in The Cancer Genome Atlas. Cell Rep. 2018 Apr 3;23(1):172-180.e3. doi: 10.1016/j.celrep.2018.03.046

5月24日，专注于罕见皮肤病的局部和皮内治疗通用型基因疗法开发的美国生物公司Krystal Biotech公布称，美国FDA已授予KB103用于营养不良性大疱性表皮松解症（DEB）治疗的快速通道认定。KB103是首个局部应用的基于单纯疱疹病毒1(HSV-1)的基因疗法，利用基因工程将人的胶原蛋白递送至患有DEB的患者。

DEB是由第七型胶原蛋白(COL7)基因突变引起的皮肤病。由于COL7的突变，DEB患者的皮肤非常脆弱，一旦发生轻微摩擦，皮肤就会起泡或脱落。目前还没有批准治疗DEB的方法。

Krystal创始人及首席运营官Suma Krishnan表示：“授予快速通道标志着KB103的开发进程又迈出了积极的一步，也再次反映了患有这种衰弱疾病的患者存在严重的未得到满足需求的现状。”

斯坦福大学正在进行一项单点、开放标签、安慰剂控制的KB103的1/2期临床研究。本研究的目的是利用伤口成像、COL7表达分析和锚定纤维形成来评价kB103的安全性和耐受性。

KB103是Krystal的主要候选产品，它是一种复制缺陷的、非整合的病毒载体，使用Krystal的STAR-D平台进行工程化，将人类COL7A1功能基因直接递送给患者的分裂和不分裂的皮肤细胞。HSV-1是Krystal复制缺陷的、非整合的病毒载体，它能比其他病毒载体更有效地穿透皮肤细胞。它的高有效负载能力使其能容纳大的或多个基因，而它的低免疫原性使其成为直接和重复递送到皮肤的合适选择。(生物谷Bioon.com）

2019年2月14日讯/生物谷BIOON/—CRISPR是一种通过高精度基因组编辑引发生物医学研究变革的技术。然而，即使它允许相对容易地产生或校正由单个或几个核苷酸组成的突变，在对基因组中较大DNA片段进行编辑时，它仍然存在着限制。比如，将产生荧光蛋白（比如广泛使用的绿色荧光蛋白）的基因插入到基因组中具有较低的效率，而且涉及复杂的克隆步骤。

在一项新的研究中，西班牙Bellvitge生物医学研究所（IDIBELL）的Julián Cerón博士及其团队使用秀丽隐杆线虫来优化这种技术，从而开发出一种称为嵌套CRISPR（nested CRISPR）的方法。这种非克隆方法涉及分两步插入长DNA片段。在第一步中，将这个长片段DNA的一小部分（小于200个碱基）插入到基因组中。在第二步中，这一小部分DNA片段随后起着“巢穴”或“着陆垫（landing pad）”的作用，用于高效地插入较长的DNA片段（大约1000个碱基）。相关研究结果于2019年1月31日在线发表在Genetics期刊上，论文标题为“Efficient Generation of Endogenous Fluorescent Reporters by Nested CRISPR in Caenorhabditis elegans”。

这项研究引起了前所未有的兴趣。具有短生命周期的模式生物（比如秀丽隐杆线虫）使得科学家们能够探究CRISPR的可能性和局限性。论文第一作者Jeremy Vicencio与博士后研究员Carmen Martínez和Xènia Serrat一起，在秀丽隐杆线虫生殖细胞中进行了数百次显微注射并开展了上千次基因分型，从而可靠地和令人信服地证实了嵌套CRISPR的效率。

嵌套CRISPR利用商业上的寡核苷酸进行第一步的DNA修复，并利用通用PCR产物进行第二步。这使得用荧光蛋白标记数百个基因成为可能，从而有利于开展大规模实验。此外，鉴于嵌套CRISPR是模块化的，因此人们也可将其他感兴趣的目标肽或蛋白与这些荧光蛋白一起进行整合。比如，Cerón团队目前正致力于利用以一种可控方式遭受降解的肽对这些荧光蛋白进行标记。

最后，Cerón团队打算利用嵌套CRISPR将秀丽隐杆线虫中的基因用人体中的同源基因加以替代。这将促使使用这种小型的线虫作为一种多细胞模型来研究与疾病相关的人体基因突变的影响。这一系统在个性化医疗领域具有重要意义，这是因为它能够快速有效地提供关于一种基因突变或基因组变异（称为多态性）的致病性的预后。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Jeremy Vicencio et al. Efficient Generation of Endogenous Fluorescent Reporters by Nested CRISPR in Caenorhabditis elegans. Genetics, 2019, doi:10.1534/genetics.119.301965.