基因新闻 第98页

今日，bluebird bio公司宣布欧盟委员会（EC）有条件批准其基因疗法ZYNTEGLO上市，治疗12岁及以上患者的输血依赖型β地中海贫血。值得一提的是，ZYNTEGLO是针对这一疾病的首款基因疗法。

输血依赖型β地中海贫血是一种严重的遗传病。由于编码“β球蛋白”的基因发生突变，患者体内的血红蛋白水平会出现明显下降，甚至缺失。为了生存，患者不得不终身接受输血治疗。然而输血只能治标，不能治本，且由于输血带来的铁过载现象，这些患者容易出现多器官损伤。因此，这些不幸的患者急需安全有效的创新疗法，缓解他们的病情。

由bluebird带来ZYNTEGLO就是这么一款新型治疗方案。具体来看，这种基因疗法从患者体内分离出造血干细胞，并利用病毒载体引入经过修饰、能行使正常功能的β球蛋白基因。随后，这些患者会先接受化疗对骨髓进行”清洗“，再引入这些经过基因编辑的造血干细胞。按设想，这些造血干细胞会在患者体内源源不断地形成具有正常功能的血红蛋白，极大减少患者对输血的需求。在理想情况下，患者甚至不再需要进行输血治疗。理论上讲，这样的治疗效果可以维持一生！

在多项临床试验中，研究人员们发现75%-80%的患者摆脱了对输血的依赖。在数据截止时，已有患者近6年（56个月）没有接受输血。和过去频繁的输血相比，这无疑是一个重大改变。在安全性方面，研究人员观察到了一起可能与治疗有关的严重副作用。其他的副作用与干细胞采集以及移植前的骨髓处理有关。

由于这款疗法有望给患者生活带来革命性的改变，欧洲药品管理局（EMA）曾授予其PRIME资格，并将其纳入“Adaptive Pathway”项目，以加速其审评流程。基于ZYNTEGLO展现的疗效与安全性，欧盟委员会也在今日有条件批准这款基因疗法上市。

“作为ZYNTEGLO临床试验的主要负责人之一，我亲眼见证了基因疗法能为患者及其家庭带来的希望。过去，为了管理这一疾病，患者不得不接受数年，甚至数十年的输血，”罗马第一大学（Sapienza University of Rome）的Franco Locatelli教授说道：“欧盟委员会的批准意味着对于特定的输血依赖型β地中海贫血患者，我们有了新的基因疗法。它有望摆脱对输血的依赖，改变患者们的生活。”(生物谷Bioon.com）

2019年6月13日讯/生物谷BIOON/—在一项新的研究中，来自美国加州大学伯克利分校的研究人员发现一名中国科学家在去年出生的一对双胞胎婴儿中试图引入的一种基因突变在表面上有助于这两名婴儿抵抗HIV病毒感染，但这也会与生活后期的死亡率增加21%存在关联性。相关研究结果发表在2019年6月的Nature Medicine期刊上，论文标题为“CCR5-∆32 is deleterious in the homozygous state in humans”。

这些研究人员扫描了英国生物库（UK Biobank）中包含的40万多个基因组和相关健康记录，发现携带CCR5基因的两个突变拷贝的人在41～78岁之间的死亡率显著高于携带一个突变拷贝或没有携带突变拷贝的人。

以前的研究已将基因CCR5的两个突变拷贝与流感病毒感染后死亡率增加四倍相关联在一起，而且总体死亡率越高可能反映出因流感而死亡的可能性越大。但是，这些研究人员表示，可能有很多种解释，这是因为CCR5基因编码的蛋白参与很多人体功能，而且在那些同时在这个基因的两个拷贝上发生突变的人中，它不再发挥作用。

论文共同通讯作者、加州大学伯克利分校整合生物学教授Rasmus Nielsen说道，“除了与CRISPR婴儿有关的许多伦理问题之外，事实是，根据目前的知识，在不了解这种突变的全部作用的情况下，试图引入突变仍然是非常危险的。在这种情况下，它可能不是大多数人想要的突变。平均而言，这种突变实际上让你变得更糟糕。”

论文共同通讯作者、加州大学伯克利分校博士后研究员Xinzhu “April” Wei说道，“因为一个基因可以影响多个性状，而且，根据环境的不同，突变的影响可能会有很大的不同，我认为在任何生殖系编辑中都可能有许多不确定性和未知的影响。”

突变可阻止HIV感染

基因CCR5编码一种蛋白，该蛋白位于免疫细胞表面上，协助包括最常见的HIV毒株在内的一些病HIV毒株入侵并感染它们。去年11月，中国科学家贺建奎（Jiankui He）宣布他已经对至少两名婴儿进行了CCR5基因编辑试验，这一举动震惊了全世界，他说他想在这个基因中引入一种可以阻止HIV感染的突变。自然发生的让这种蛋白失活的突变在亚洲人中是罕见的，但是在大约11％的北欧人中发现的一种突变可以保护他们免受HIV感染。

这种基因突变，即Δ32（Delta 32），是指CCR5基因中缺失了一个长32个碱基对的片段。这种突变干扰了CCR5编码的这种蛋白在细胞表面上的定位，从而阻碍了HIV的结合和感染。贺建奎无法复制这种天然突变，不过似乎产生了类似的缺失，也会让这种蛋白失活。据报道，在这对双胞胎婴儿中，一个婴儿携带着一个接受CRISPR-Cas9基因编辑修饰的CCR5拷贝，而另一个婴儿的两个CCR5拷贝都接受了基因编辑。

然而，Nielsen表示，让一种在所有人类和大多数动物中发现的蛋白失活可能会产生负面影响，尤其是当这个基因的两个拷贝发生了所谓的纯合突变（homozygous mutation）时。

他说，“我们知道这是一种对有机体有影响的功能性蛋白，而且它在很多不同物种中都是非常保守的，因此平均而言，一种破坏这种蛋白的突变很可能对你不利。不然，进化机制很久以前就会破坏这种蛋白。”

在贺建奎的实验公开后，研究目前的遗传变异以了解人类、动物和植物性状起源的Nielsen和Wei决定使用来自英国生物库的数据来探究CCR5-Δ32突变的影响。这个数据库包含50万英国公民的与其医疗记录相关的基因组信息。这些基因组信息非常类似于从Ancestry.com网站和23andMe公司获得的信息：基因序列中近百万个个体变异—所谓的单核苷酸多态性（SNP）—的详细信息。

两项独立测量表明那些携带CCR5基因的两个突变拷贝的人具有较高的死亡率。在这个数据库中登记的携带两个突变拷贝的人数少于预期，这表明他们的死亡率高于一般人群。从40岁到78岁，携带两个突变拷贝的人的存活率低于预期。

Nielsen说，“登记前的这两种比例（即死亡率和存活率）和登记后的存活率都说明了同样的问题，这就是说，如果你有两个突变拷贝，你的存活率就会降低，而死亡率则会提高。拥有两个突变拷贝的人数明显不足。”

Nielsen说，鉴于Δ32突变在北欧人中相对较为常见，因此定是在某些时候受到自然选择的青睐，这很可能并不是为了阻止HIV感染，毕竟这种病毒仅自20世纪80年代以来才在人类中传播。

Wei说，有些证据表明这种突变与卒中发生后的存活率增加以及预防天花病毒和黄病毒–包括登革热病毒、寨卡病毒和西尼罗河病毒在内的一组病毒—感染有关。

这些研究人员表示，尽管存在这些可能的益处，但是成体体细胞和胚胎生殖细胞中产生基因突变的潜在意外影响仍然值得警惕。

Wei说，“我认为现阶段有很多关于基因功能的东西是未知的。就目前而言，将CRISPR技术用于生殖系编辑太危险了。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Xinzhu Wei et al. CCR5-∆32 is deleterious in the homozygous state in humans. Nature Medicine, 2019, doi:10.1038/s41591-019-0459-6.

日前，Sangamo Therapeutics公司和辉瑞公司公布了双方联合开发的A型血友病基因疗法SB-525在1/2期临床试验中获得的最新结果。试验结果表明，SB-525能够剂量依赖性提高凝血因子VIII的水平，并且具有良好的安全性和耐受性。FDA同时授予SB-525再生医学先进疗法（RMAT）认定。基于这些积极结果，两家公司计划将SB-525推入注册性临床试验，辉瑞公司将接手这一疗法的后期临床开发和生产。

A型血友病是一种由于遗传原因导致凝血因子VIII缺失的血液疾病。它是最常见的血友病类型，主要影响男性，大约在4000-5000名新生儿中就会出现一例患者。由于凝血因子的缺失导致患者血液不能正常凝结，很多患者会经常出现自发性出血事件。目前，对严重A型血友病患者的标准治疗方法是每周三次的预防性凝血因子VIII静脉注射。但是即便如此，仍然有很多患者会出现自发性出血事件。

SB-525是一款使用AAV6病毒载体携带表达人类凝血因子VIII的转基因的基因疗法。这一疗法的病毒载体设计旨在优化病毒载体的成产效率和肝脏特异性凝血因子VIII蛋白的表达。

在这项1/2期临床试验中，10名患者接受了递增剂量SB-525的治疗，其中4名患者接受了3e13 vg/kg的最高剂量。四名接受最高剂量SB-525治疗的患者的随访时间分别为24、19、6、和4周。头两名接受最高剂量治疗患者（患者7和8）的因子VIII水平已经达到正常区域，后两名患者（患者9和10）的因子VIII上升速度与前两名患者相当，其中患者9的因子VIII水平在接受治疗7周后已经达到正常区域。

而且，所有接受最高剂量SB-525治疗的患者在接受治疗后没有出现出血事件，而且在最初使用预防性因子VIII之后不再需要因子VIII替代疗法。

“SB-525表现出的疗效、安全性、和耐受性给我们很大鼓舞，我们开始准备将这一疗法推进至注册性研究。与监管机构的交流和FDA授予的RMAT认定也给予我们信心，“辉瑞罕见病研究部高级副总裁兼首席科学官Seng Cheng博士说：”如果因子VIII水平能够得到维持，患者能够继续避免因子VIII替代疗法，并且不出现出血事件，我们相信这款基因疗法将具有革新治疗A型血友病模式的潜力。“(生物谷Bioon.com）

菊属植物种类繁多，又含多种栽培种，兼具观赏和药用价值，且染色体组结构从2n=18到8n=72之间，十分复杂，多年来难以攻破。

中药所所长陈士林研究员、副研究员宋驰博士等利用ONT平台解析了可能代表栽培菊属祖先基因组的二倍体菊花脑基因组，分析表明其演化受重复序列爆发和近期WGD事件的驱动，该基因组复制事件在约38.8个百万年前将菊属和向日葵分化开来；菊花脑观赏及药用性状的变异与包含旁系同源基因组复制事件的基因组家族扩张有关。

那么究竟菊花基因组的任督二脉是怎样被打通的？

赏菊入门之基因组组装

提取菊花脑()DNA并在ONT平台生成总数据量105.2 Gb，经base calling后99.5Gb的数据被用于后续分析，同时采用二代数据进行序列校正及混合组装，最终获得24，051条contig序列，contigN50为130.7 kb，组装基因组大小2.53 Gb，覆盖了预估基因组的~82%。

赏菊小径之基因注释

研究利用来自不同组织的转录本来验证和构建基因模型，以此来预测菊花脑基因组中蛋白质编码基因的含量。除去非功能注释后，共有56，870个蛋白质编码基因组被发现。在菊科中，菊花脑的基因数量与向日葵（52，232）和加拿大莴苣（44，592）较为类似。对ncRNA基因的注释发现了2，076个tRNA基因、55个rRNA基因、1，504个snRNA基因及579 个microRNA基因。

赏花大道之LTR反转录转座子的重复含量及爆发

赏菊图鉴之基因组进化及基因家族扩张

为了研究菊花基因家族与不同性状之间的关系，研究者比较了菊花脑与其他14种植物的基因组。利用这些植物的预测蛋白质组，共鉴定出由418，703个基因组成的39，414个同源基因家族，其中包括161，163个核心基因，隶属于15种植物中共有的5，278个基因家族，其中11，372个基因家族共存于4种菊科植物中(Fig.1)。

研究发现菊花脑中拥有8，009个特异基因，隶属于1，939个基因家族。此外，基因家族进化分析表明，菊花脑中的1，965个基因家族发生了扩张，1，777个基因家族中发生了收缩（Fig.2）。对菊花脑中扩张的基因家族进行功能注释，发现这些基因功能集中在转移酶活性和萜烯合酶活性等方面，表明这些基因可能与次级代谢产物的生产有关。

研究者进一步分析了菊花进化过程中的WGD事件，使用重复基因的Ks值计算复制事件的发生时间，并在~0.1处发现了一个峰，表明最近的WGD事件发生在大约580万年前（Fig.3）。

赏菊攻略之关键基因一瞥

研究者还绘制出与重要生物学特征基础通路相关基因的完整编目并分析了和黄酮类化合物，注释了参与黄酮类化合物合成的基因，最后，更萜类生物合成相关基因的多样化。研究鉴定出了类萜合成酶（TS）基因和多个细胞色素P450依赖的加氧酶（CYP）基因，令人惊讶的是，除了那些已经在其他已测序的真双子叶植物中鉴定出的TS/CYP组合之外，研究者还在菊花中发现了新的组合，如TPS-a/CYP99和TPS-g/CYP79/CYP76等。(生物谷Bioon.com）

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2019年8月24日讯/生物谷BIOON/—尼曼-皮克病（Niemann-Pick disease, NPD）又称为鞘沉积病（sphingolipidoses），是一种溶酶体贮积症，其特征在于神经变性和早期死亡。它是一种先天性糖脂代谢性疾病，影响着身体的多个系统，严重程度也各不相同。根据致病基因和疾病症状和患者体征，人们将NPD主要分为4种类型：A型（NPD-A），B型（NPD-B），C1型（NPD-C1）和C2型（NPD-C2）。

NPD-A是一个由编码酸性鞘磷脂酶（ASM）的基因发生功能丧失性突变引起的，其中酸性鞘磷脂酶颗可将鞘磷脂水解成神经酰胺。患者出现精神发育迟滞，早期运动技能明显丧失，认知能力下降和早逝。

NPD-A患儿生存率很低，通常在3个月时，出现肝脾肿大，并发育不良。少数患儿，在1岁之前发育正常，然后逐渐丧失思维能力和运动能力，患儿通常会出现广泛的肺损伤——间质性肺病，从而引起反复发作性肺部感染，最终导致呼吸衰竭。

基因替代疗法已经证实可有效治疗其他的单基因神经疾病。如今，在一项新的研究中，来自西班牙和美国的研究人员在非人灵长类动物中评估了注射编码人酸性鞘磷脂酶（hASM）的腺相关病毒载体血清型9（AAV9-hASM）到小脑延髓池（cerebellomedullary cistern）中的安全性。他们也在这种疾病的小鼠模型（ASM-KO小鼠，即ASM基因敲除小鼠）中评估了它的治疗益处。相关研究结果发表在2019年8月21日的Science Translational Medicine期刊上，论文标题为“Adeno-associated viral vector serotype 9–based gene therapy for Niemann-Pick disease type A”。

这些研究人员发现在非人灵长类动物的小脑延髓池中注射AAV9-hASM会导致大脑和脊髓细胞中的hASM基因广泛表达，而且没有表现出毒性迹象。

在ASM-KO小鼠模型中，这种注射导致脑脊液和不同大脑区域中的hASM表达，而且不会引发炎症反应。相反，往小脑中直接注射AAV9-hASM会引发免疫反应。

这些研究人员还确定了往小鼠的小脑延髓池中注射AAV9-hASM的最低有效治疗剂量。在注射两个月后，这种治疗阻止了ASM-KO小鼠的运动和记忆障碍、鞘磷脂（SM）积聚、溶酶体增大和神经元死亡，并且它们的存活率。

他们在来自接受小脑延髓池AAV9-hASM注射的ASM-KO小鼠模型的血浆中检测到ASM活性，同时还在这些小鼠中发现鞘磷脂水平下降和肝脏中的炎症减少。

由此可见，这些研究结果支持在未来针对小脑延髓池注射开展基于AAV9的基因治疗临床试验以便治疗NPD-A和其他的溶酶体贮积脑疾病。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Lluis Samaranc et al. Adeno-associated viral vector serotype 9–based gene therapy for Niemann-Pick disease type A. Science Translational Medicine, 2019, doi:10.1126/scitranslmed.aat3738.

2019年9月10日 讯 /生物谷BIOON/ –当女性怀孕时，分娩对孩子和自身的健康都非常重要，早产是引发健康问题的主要原因，同时也是全球5岁以下儿童死亡的主要原因，相反，如果妊娠远远超过了女性的预产期的话，其分娩并发症和死产的风险也就会增加，那么是什么决定了女性何时分娩呢？截至目前，研究人员认为，分娩的时间主要由母亲的基因和环境因素所决定，然而近日，一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中，来自丹麦国家血清研究所等机构的科学家们通过研究发现，婴儿自身的基因或许与母亲分娩的时间之间也存在密切关联。

图片来源：CC0 Public Domain

研究者Rachel Freathy表示，本文研究结果或能帮助我们理解决定孕妇分娩时间的关键因素，尤其是我们发现，婴儿的基因或许在其中发挥着更为重要的作用。文章中，研究人员对来自8个国家20个不同队列中84689名儿童的遗传信息进行了分析，他们对所有染色体进行了分析并调查了超过750万个遗传突变，在2号染色体上的一个小型区域中，研究者发现，婴儿常见的遗传变异与其分娩时间之间存在着明显的统计学关联。

从生物学角度上看，2号染色体上的这个小区域特别有趣，因为其含有一组产生炎性细胞因子的白细胞介素-1家族基因，在分娩前的数天或数小时内，这些细胞因子就会在子宫的活化、胎膜的薄利和破裂、子宫颈的成熟和收缩中发挥着非常重要的作用。当婴儿发育完全准备出生时，其就会向母亲发出信号，研究者表示，他们似乎发现了一种新型的遗传开关，其能或多或少地提高这个信号的强度，从而影响婴儿的出生时间（稍早或稍晚）。后期研究者还需要进行更为深入的研究理解所鉴别出的遗传变异产生的效应，同时揭示引发怀孕期长短的分子机制。

早产及晚产对新生儿的健康都是有危害的，更好地理解影响女性分娩时间的生物学过程有望帮助开发新型策略来预防早产或晚产；最后研究者Mads Melbye表示，尽管本文研究结果可能并不会直接改变当今的孕妇，但从长远来看，研究人员可能会模拟生物信号机制，来有效改善孕妇的分娩时间，从而保护其和婴儿的健康。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Xueping Liu, Dorte Helenius, Line Skotte, et al. Variants in the fetal genome near pro-inflammatory cytokine genes on 2q13 associate with gestational duration, Nature Communications (2019). DOI:10.1038/s41467-019-11881-8

2019年10月14日讯/生物谷BIOON/—世界上许多最常见或致命的人类病原体都是RNA病毒，比如埃博拉病毒、寨卡病毒和流感病毒，并且大多数都没有美国食品药品管理局（FDA）批准的治疗方法。在一项新的研究中，来自美国麻省理工学院、哈佛大学和布罗德研究所等研究机构的研究人员将一种CRISPR RNA切割酶转变为一种经编程后检测和破坏人细胞中RNA病毒的抗病毒剂。相关研究结果于2019年10月10日在线发表在Molecular Cell期刊上，论文标题为“Programmable Inhibition and Detection of RNA Viruses Using Cas13”。

人们此前已将Cas13酶用作一种切割和编辑人类RNA的工具，并且将它用作一种检测病毒、细菌或其他靶标存在的诊断试剂。这项新的研究是首批利用Cas13或任何CRISPR系统作为体外培养的人细胞中的一种抗病毒剂的研究之一。

这些研究人员将Cas13的抗病毒活性及其诊断能力结合在一起，构建出一种有朝一日可能用于诊断和治疗病毒感染的系统。他们的系统称为CARVER（Cas13-Assisted Restriction of Viral Expression and Readout）。

这项新的研究是由布罗德研究所成员Pardis Sabeti、Sabeti实验室研究生Catherine Freije和Sabeti实验室博士后研究员Cameron Myhrvold共同领导的。

Sabeti说：“人类病毒病原体极其多样化，不断地适应它们所在的环境，即便在单一病毒种类中也是如此，这既强调了所面临的挑战，也强调了开发灵活抗病毒平台的必要性。我们的研究将CARVER确立为一种强大且可快速编程的诊断和抗病毒技术，可用于各种各样的病毒。”

病毒走开

人们迫切需要新的抗病毒方法。在过去的50年中，科学家们已制造了90种经过临床认证的抗病毒药物，但是它们仅能治疗9种疾病，而且病毒病原体经过快速进化后对现有的治疗产生抵抗力。仅有16种病毒具有FDA批准的疫苗。

为了探究新的抗病毒策略，这些研究人员着重关注了天然地靶向细菌中病毒RNA的Cas13。这种酶经编程后靶向RNA的特定序列，几乎没有限制，相对容易进入细胞，并且已在哺乳动物细胞中得到了广泛的研究。

这些研究人员首先筛选了一系列RNA病毒，以寻找Cas13能够高效靶向的病毒RNA序列。他们主要寻找既不易发生突变又最有可能在切割后让病毒失效的序列片段。

Myhrvold解释说，“从理论上讲，你可以对Cas13进行编程，使得它可以攻击病毒的几乎任何部分。但是在单个病毒种类中和不同病毒种类之间均存在着巨大的多样性，并且随着病毒的进化，它的大部分基因组会迅速变化。如果你不小心，你可能会找到最终没有效果的靶标。”

这些研究人员通过计算确定了数百个病毒种类中的数千个位点，这些位点可能是Cas13的有效靶标。

三合一系统

鉴于有了一系列潜在的病毒RNA靶标，这些研究人员随后对Cas13进行编程，具体就是以对这种酶的向导RNA（gRNA）进行基因改造，让Cas13寻找并切割这些核酸序列中的任何一个。

这些研究人员通过实验手段测试了Cas13在受到三种不同的RNA病毒—淋巴细胞脉络膜脑膜炎病毒（LCMV），甲型流感病毒（IAV）和水泡性口腔炎病毒（VSV）—中的一种病毒感染的人细胞中的活性。他们将Cas13基因和经过基因改造的gRNA引入到人细胞中，并在24小时后将这些细胞暴露于病毒中。再过24小时后，Cas13酶将体外培养的人细胞中的病毒RNA水平降低了多达40倍。

这些研究人员进一步探究了Cas13对病毒感染力的影响—换句话说，剩下的病毒中还有多少实际上可以继续感染人细胞。实验数据表明在病毒暴露8小时后，Cas13将流感病毒的感染力降低了300倍以上。

为了增加诊断组分，这些研究人员还将整合了基于Cas13的核酸检测技术SHERLOCK。由此形成的CARVER系统可以快速测量样品中剩余的病毒RNA水平。

Freije说，“我们设想Cas13作为一种研究工具，以探究人细胞中病毒生物学的许多方面。它也可能是一种临床工具，可用于诊断样本、治疗病毒感染并测量治疗的有效性，所有这些都能使得CARVER快速适应并应对新的或耐药性的病毒出现。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1.Catherine A.Freije et al. Programmable inhibition and detection of RNA viruses using Cas13. Molecular Cell, Published Online: 10 October 2019, doi:10.1016/j.molcel.2019.09.013.

2.CRISPR enzyme programmed to kill viruses in human cells
https://phys.org/news/2019-10-crispr-enzyme-viruses-human-cells.html