上海交通大學與復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院聯(lián)合召開新聞發(fā)布會發(fā)布最新成果：利用基因編輯新療法有望根治病毒性角膜炎
?????? 1月12日上海交通大學系統(tǒng)生物醫(yī)學研究院蔡宇伽教授與復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院洪佳旭主任合作，在國際頂尖學術(shù)期刊《自然·生物技術(shù)》（Nature Biotechnology ）雜志上發(fā)布了一項題為：Targeting herpes simplex virus with CRISPR–Cas9 cures herpetic stromal keratitis in mice（使用CRISPR–Cas9靶向單純皰疹病毒治愈小鼠皰疹性基質(zhì)性角膜炎）的研究論文，并與12日上午召開相關(guān)成果新聞發(fā)布會。
?????? 上海市科學技術(shù)委員會副主任朱啟高、上海交通大學系統(tǒng)生物醫(yī)學研究院院長韓澤廣、復旦大學上海醫(yī)學院黨委書記袁正宏、復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院黨委書記錢飚、復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院院長周行濤、復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院院長助理莫曉芬、復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院眼科副主任徐建江以及論文通訊作者上海交通大學蔡宇伽教授和復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院洪佳旭主任出席本次新聞發(fā)布會。發(fā)布會共吸引人民日報、解放日報、文匯報、新華社、澎湃新聞、新聞晨報、新民晚報、東方網(wǎng)、科技日報、中國科學報、中新社、上海日報、上?？萍紙?、央廣網(wǎng)、新華社、上海廣播電臺、上海大眾衛(wèi)生報、健康報等18家新聞媒體參與。
?????? 首先，由復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院周行濤院長、復旦大學上海醫(yī)學院袁正宏書記、上海交通大學系統(tǒng)生物醫(yī)學研究院韓澤廣院長發(fā)言，領(lǐng)導們高度肯定了該技術(shù)的科研價值和臨床應用潛力，為臨床頑固性皰疹病毒性角膜炎的根治提出了新的可能性，為角膜盲患者帶來新的福音。并同時表示，交大和復旦作為上?？萍紕?chuàng)新的排頭兵，希望未來在更多領(lǐng)域展開更多的深度合作。
?????? 隨后，上海市科學技術(shù)委員會副主任朱啟高發(fā)言，他表示習近平總書記考察上海時強調(diào)，要強化科技創(chuàng)新策源功能，努力實現(xiàn)科學新發(fā)現(xiàn)、技術(shù)新發(fā)明、產(chǎn)業(yè)新方向、發(fā)展新理念從無到有的跨越，成為科學規(guī)律的第一發(fā)現(xiàn)者、技術(shù)發(fā)明的第一創(chuàng)造者、創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)的第一開拓者、創(chuàng)新理念的第一實踐者，形成一批基礎(chǔ)研究和應用基礎(chǔ)研究的原創(chuàng)性成果，突破一批卡脖子的關(guān)鍵核心技術(shù)。此次，上海交通大學蔡宇伽教授和復旦大學洪佳旭主任的通力合作，發(fā)明了原創(chuàng)性基因治療遞送載體——類病毒體-mRNA，解決了基因編輯體細胞治療的最大技術(shù)瓶頸-遞送技術(shù)，并且在病毒性角膜炎的動物模型上首次實現(xiàn)了根源上的治療，具有里程碑式的意義。今年十四五規(guī)劃的開局之年，未來上海市科委將繼續(xù)加大力度，支持生物技術(shù)與生物醫(yī)藥的發(fā)展。
?????? 接下來，蔡宇伽教授詳細介紹了此次發(fā)表成果的創(chuàng)新點，他強調(diào)這是我國首個基因治療領(lǐng)域原創(chuàng)性載體VIP-mRNA的臨床前研究，首個能在病毒性角膜炎動物模型上實現(xiàn)“治愈”的抗病毒新技術(shù)，首個能對潛伏HSV-1的三叉神經(jīng)節(jié)病毒庫進行清理的新療法。
?????? 最后蔡宇伽教授對媒體記者關(guān)注的該基因療法的在人體內(nèi)安全性，以及對于VLP-mRNA遞送系統(tǒng)應用于其他感染性疾病治療的可能性等問題進行了現(xiàn)場解答。
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成果解析：
?????? 單純皰疹病毒（HSV）是皰疹病毒的典型代表，由于感染急性期發(fā)生水皰性皮炎即單純皰疹而得名。根據(jù)抗原特性的差別，HSV分為HSV-1和HSV-2兩種血清型。人是單純皰疹病毒（HSV）的天然宿主。HSV在人群中感染極為普遍，其中I型單純皰疹病毒（HSV-1），是全世界最常見的人類病毒之一，全世界50-90％的人口曾感染過該病毒。HSV病毒感染仍然是尚未被攻克的醫(yī)學難題，至今，既無疫苗可用，也無藥物可以根治。
?????? HSV-1的感染可引起多種疾病，包括單純皰疹性腦炎，如果不及時治療，死亡率很高。近年來，HSV-1感染也被認為是導致帕金森病和阿爾茲海默癥的重要因素。眼角膜的HSV-1感染可引起皰疹性基質(zhì)性角膜炎（HSK），這是感染性失明的首要原因。HSV-1感染角膜后，可在三叉神經(jīng)節(jié)潛伏，形成病毒庫。在全球范圍內(nèi)，估計每年有150萬個角膜HSV復發(fā)案例，至少造成4萬人失明。
?????? 在臨床上，存在不少病毒性角膜炎患者接受角膜移植恢復透明不久，HSV病毒顆粒再次從神經(jīng)節(jié)釋放導致角膜移植失敗的案例。目前HSV-1感染導致的病毒性角膜炎的一線治療藥物是阿昔洛韋（ACV），然而，阿昔洛韋問世以來的長達半個世紀的時間內(nèi)，仍然沒有出現(xiàn)一種可以清除角膜和三叉神經(jīng)節(jié)內(nèi)病毒的醫(yī)療技術(shù)。因此，病毒性角膜炎至今都是無法根治的眼科疾病。因此，如何在保證安全的基礎(chǔ)上，直接降解病毒的基因組，甚至從根源的三叉神經(jīng)節(jié)內(nèi)有效清除潛伏的HSV成為了一個新的研究方向。
?????? 在一次學術(shù)活動上，基因編輯與病毒學背景的蔡宇伽教授與研究角膜病的臨床醫(yī)生洪佳旭經(jīng)過交流后，決定聯(lián)手去攻克病毒性角膜炎這個醫(yī)學難題。該研究基于蔡宇伽團隊前不久開發(fā)的我國原創(chuàng)性基因治療遞送技術(shù)——類病毒體-mRNA遞送平臺（VLP-mRNA）。使用該遞送平臺，研究團隊進行了CRISPR體內(nèi)基因編輯治療病毒性角膜炎的臨床前研究，有效抑制了HSV-1病毒復制，成功治愈了皰疹性角膜炎的模型小鼠，防止了病毒復發(fā)。
?????? 研究團隊將該技術(shù)命名為 HELP（HSV-1-Erasing Lentiviral Particles）。HELP技術(shù)突破了現(xiàn)有的阿昔洛韋等傳統(tǒng)小分子藥物的局限，可以直接清除體內(nèi)潛伏的病毒，有望給病毒性角膜炎患者帶來根本上的治愈。
?????? 研究團隊首先設計了兩條靶向HSV-1生命周期中的關(guān)鍵基因的向?qū)NA（gRNA），以使Cas9可以在HSV-1基因組上直接剪切，造成其降解。為了使得基因編輯更為安全，研究人員使用了新型的基因編輯遞送技術(shù)，即VLP-mRNA，來遞送Cas9 mRNA。VLP-mRNA可以同時遞送Cas9和gRNA，克服了長期以來AAV遞送攜帶能力過小的問題，以及長時間表達Cas9的帶來的安全風險。VLP-mRNA技術(shù)近日獲得了國家專利授權(quán)，并成功實現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化。該技術(shù)可以最大限度的減少CRISPR基因編輯的脫靶風險，是目前最先進的體內(nèi)基因編輯遞送技術(shù)，有望引領(lǐng)基因編輯的‘二次革命’。
圖1：HELP的工作原理及其生產(chǎn)過程
?????? 為了證明HELP的抗病毒效果，蔡宇伽和洪佳旭研究團隊采用了預防型、治療型和復發(fā)型三種不同的小鼠感染模型。研究人員發(fā)現(xiàn)，HELP在這三種不同的HSV感染模型上，均有效地阻止了HSV-1的復制，并防止了皰疹性基質(zhì)性角膜炎的發(fā)生（圖2）。
圖2：HELP在病毒感染的治療模型上的治療效果展示
?????? 研究人員發(fā)現(xiàn)了HELP可以從角膜逆行運輸?shù)饺嫔窠?jīng)節(jié)，清除HSV-1病毒庫的證據(jù)（圖3）。作為對照，傳統(tǒng)藥物阿昔洛韋（ACV）盡管也可以抑制角膜內(nèi)的病毒復制，卻無法對三叉神經(jīng)節(jié)內(nèi)的病毒起到任何限制作用（圖3）。
圖3：HELP清除角膜內(nèi)與三叉神經(jīng)節(jié)內(nèi)的皰疹病毒
?????? 此外，研究者利用捐獻者角膜也觀察到HELP可以有效的清除人角膜內(nèi)的HSV-1病毒。
?????? CRISPR基因編輯技術(shù)的誕生為許多疾病治療帶來了全新見解，但其潛在脫靶性在很大程度上限制了臨床應用的進度，考慮到脫靶性可能帶來的安全性問題，研究團隊進行了全基因組測序，并未發(fā)現(xiàn)HELP引起脫靶現(xiàn)象。這可能跟HELP技術(shù)是以mRNA的形式完成Cas9的遞送有關(guān)。基于mRNA遞送的CRISPR，基因編輯酶Cas9在體內(nèi)停留時間很短。因而，基因編輯是瞬時的，可最大限度的降低脫靶風險和減少免疫反應。
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原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41587-020-00781-8
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稿件來源：蔡宇伽課題組
圖文編輯：王華瑤
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