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β细胞是人体的胰岛素“工厂”。它们对升高的血糖作出反应 ，分泌出胰岛素 ，向肌肉细胞发出信号，以吸收并利用血液中的葡萄糖 。
糖尿病患者的β细胞往往不能产生足够的胰岛素：对于2型糖尿病患者而言 ，是由于β细胞随着时间的推移而功能下降 。对于1型糖尿病患者而言 ，是由于自身免疫系统发生故障，并攻击、损坏了β细胞。
在一些糖尿病患者中 ，β细胞衰竭是基因缺陷所导致的结果 。在过去的十年里 ，研究人员发现基因代码中的少数几个地方，一旦发生微小的错误就会干扰身体感应或产生胰岛素的能力 。其结果就是医学上所说的“单基因糖尿病 ”。
这种单基因突变导致的糖尿病远比人们所知的要多 。美国纽约哥伦比亚大学Naomi Berrie糖尿病中心的干细胞生物学家Dieter Egli博士指出 ，大约1%到5%的糖尿病患者属于单基因糖尿病 ，在全球范围内这个数字以百万计，因此“单基因糖尿病 ”并不是一种罕见的疾病 。
几十年来，替换失去功能的β细胞一直是治疗所有类型糖尿病的“圣杯”（注：代指具有神奇能力的事物）。研究人员已经尝试了从移植胰腺到植入β细胞的多种方法 ，但是 ，这些手术的成本很高，因为它们是外来器官 、细胞 ，身体会排斥它们 ，控制这种免疫排斥反应需要借助强大的免疫抑制药物，或是用某种方法将所移植的β细胞“封装”起来 ，以瞒骗过自身免疫系统 。
由于单基因糖尿病是单一基因缺陷或突变的结果 ，新的基因技术为单基因糖尿病患者提供了治愈的希望，甚至一些2型糖尿病患者也有望获得治愈 。在美国糖尿病协会（American Diabetes Association ，ADA）的资助下 ，Dieter Egli博士和他的科研团队正在进行单基因糖尿病的研究，特别是对于一些出生时或出生不久后身体就不能产生胰岛素的病例 ，他们制造出干细胞 ，借由干细胞再制造某些特定的人体组织，包括β细胞 、神经组织等。
然后，他们使用了一种名为“CRISPR-Cas9 ”的尖端技术 ，来修复那些阻止β细胞正常工作的基因错误 [1] 。在过去的一年里 ，这项研究取得了可喜的成果，他们已经能够纠正干细胞的突变 ，使β细胞重新产生胰岛素 。
下一步预期 ，可将经过修正的 β细胞 重新植入患者体内 。因为它们来源于患者自身的细胞，所以可以被身体接受而不需要应用免疫抑制药物 ，植入后预计能像正常β细胞那样对血糖水平做出反应 ，并且产生胰岛素。
然而，基因编辑所依托的科学技术太前沿了 ，以至于还没有被美国食药监局（FDA）批准用于人体试验 。为了观察新的β细胞是否能起作用 ，Dieter Egli博士将修正后的人类β细胞植入β细胞受损的实验动物体内 。人们欣喜地看到，通过将β细胞移植到小鼠体内 ，可以保护缺乏 β细胞 的小鼠免于罹患糖尿病。
Dieter Egli博士说 ，如果能将修正后的β细胞安全地植入患有单基因糖尿病的人体内，那就相当于治愈了糖尿病 。
在基因编辑技术应用于人类之前，还有很多工作要做 。一些研究者担心 ，用于编辑基因突变的技术可能会在其他地方引起意想不到的“偏离目标 ”的影响。Egli博士表示 ，“利用老鼠模型是一个很好的开始，但是只有在人类身上进行尝试 ，我们才能最终得到答案 。”
即使Egli博士和其他领域的研究人员能够证明这种基因治疗是安全的 ，与试纸、血糖仪和胰岛素注射相比，要获得好的成本-效益比 ，可能还需要一些时间 。虽然到那时 ，患者不再需要支付胰岛素 、口服降糖药和其他血糖管理用品的费用，但预计个性化干细胞治疗也可能会花费每位患者数万美元 ，甚至更多。
据了解 ，目前在国内也有一些学者在进行相关研究 [2] 。因此，笔者愿意乐观地相信 ，随着研究的深入 、技术的成熟和普及 ，这种可能会治愈糖尿病的新疗法将会有走出实验室、走近你我身边的那一天 。让我们一同拭目以待，继续关注来自这一领域的好消息吧！
参考文献：
[1] Hasegawa Y, Hoshino Y, Ibrahim AE, et al. Generation of CRISPR/Cas9-mediated bicistronic knock-in Ins1-cre driver mice[J]. Exp Anim, 2016，65(3):319-327.
[2] 曹曦 ，宋丽妮 ，张怡尘，等. 应用CRISPR/Cas9技术制备MrgD基因敲除小鼠模型[J]. 首都医科大学学报 ，2018 ，39（4）：517-521.
世界首例基因编辑试验需多长时间
成功让雄性老鼠体细胞变成卵细胞
当地时间3月8日，在英国伦敦召开的第三届人类基因组编辑国际峰会上 ，来自日本九州大学的林克彦（Katsuhiko Hayashi ，音译）教授介绍了该研究的详细情况。
该技术包括首先从雄性老鼠身上提取皮肤细胞，然后将其转化成类似干细胞的状态 ，以创建所谓的诱导性多能干细胞（iPS cells）——一种可以转化为其他类型细胞的细胞。因为该皮肤细胞从雄性老鼠身上提取 ，因此具有XY染色体 。林克彦教授的团队剔除了其中的Y染色体，再向另一个细胞“借来 ”一个X染色体 ，然后将两个X染色体巧妙地“粘 ”在一起 。这一流程使得干细胞变成卵细胞。
“这其中最大的诀窍就是X染色体的复制 。”林克彦教授说 ，“我们真的试图建立一个系统来复制X染色体 。 ”
最后，拥有两个X染色体的这些细胞被放置在一个卵巢类器官中进行培养，从而形成卵子。当与正常精子受精后 ，科学家们获得了大约600个胚胎 ，并将其植入**老鼠体内 。最终，**老鼠诞生了7只小鼠幼崽 。
这些小老鼠看起来很健康 ，会有一个正常的寿命 ，并在成年后得以继续生育后代。“它们看起来还不错，在正常生长 ，以后能够成为父亲 。 ”林克彦教授表示 。实验中约1%的生产成功率低于用正常女性卵细胞能够达到的5%的成功率。
不孕不育症患者的新希望？
现阶段该技术还不能安全用于人类
林克彦教授表示 ，该研究的主要动机是希望能够为罹患不孕不育症的夫妻提供一种生育治疗方法，例如患有特纳综合征的妇女 ，她们拷贝的X染色体有一整个或部分缺失的情况 。
他继续补充 ，目前，这项研究仍处于早期阶段 ，卵细胞的质量不高 。“即使在老鼠身上实验 ，卵细胞的质量也存在很多问题。因此，在考虑将其作为一种生育治疗方法之前，我们必须克服这些问题 ，这可能需要很长的时间。”他表示 。
同时 ，在这个阶段，技术还不能安全地用于人类 。但是 ，他认为这一问题能够在10年内得到解决。然而 ，部分科学家认为这一时间估计过于乐观，因为目前在实验室条件下还未能从女性细胞中创造出可行的人类卵细胞 。并且 ，也有科学家提出 ，人类的细胞需要更长的培养时间来产生一个成熟的卵细胞，这可能会增加细胞获得不必要的遗传变化的风险 。
此外 ，林克彦教授还提出对社会是否能够接受这一技术的担忧。他并不赞同男性用自己的精子和人工制造的卵细胞来创造一个婴儿 。“在技术上这是可能的 。但是我不太确定在现在这个阶段 ，它是否安全或为社会所接受。 ”他补充到 。林克彦教授已经向科学杂志《自然》提交了这一研究 。
中国科学院的王浩义教授认为，在考虑将该技术应用于临床之前 ，还有很长的路要走。“科学家从不说永远 ，原则上，实验已经在老鼠身上完成了，当然它可能在人类身上实现 。但我可以预见到未来（该技术）会遇到很多挑战 ，我无法预测（克服它们）将花费多少年 。 ”
红星新闻记者 王雅林 实习生 王慕宁
中国科学家即将成为全世界首个把 CRISPR–Cas9 基因编辑技术修饰的细胞注入人体的团队。
由四川大学华西医院的肿瘤学家卢铀领导的团队 ，计划从下月起在肺癌患者身上测试这种细胞。临床试验在 7 月 6 日获得了华西医院伦理委员会的批准 。
“这是一项激动人心的进步，”Carl June 表示 ，他是宾夕法尼亚大学的一位免疫疗法临床研究者 。
此前 ，研究人员已经开展过一系列使用另一种基因编辑技术的人体临床试验，其中一项是由 June 领导的 ，他的研究已经对 HIV 感染者起到了帮助。June 还是一项计划中的美国临床试验的科学顾问 ，该实验也将使用 CRISPR–Cas9 修饰的细胞治疗癌症 。
上个月，美国美国国立卫生研究院（NIH）的一个顾问委员会批准了 June 的这个项目 。但该临床试验在开展前还需要获得美国食品药品监督管理局（FDA）和大学伦理委员会的批准。美国研究者表示 ，他们可能可以在今年年底开始临床试验 。
当化疗无效时
中国的这项临床试验将招募化疗 、放疗等常规治疗无效的转移性非小细胞肺癌患者 。“（对他们来说 ，）疗法的选择非常有限， ”卢铀表示 ，“这一技术有望为患者带去帮助 ，特别是对我们每天治疗的那些病人来说 ”。
卢铀的团队将会从招募参加临床试验的患者血液中采集T细胞（一种免疫细胞），然后使用 CRISPR–Cas9 技术来敲除细胞中的一个基因——CRISPR-Cas9 技术将一种能够识别染色体上特定基因序列的分子模板，以及一种能将该染色体特定序列位置剪掉的酶结合起来 。敲除的这个基因为一种名叫 PD-1 的蛋白质编码 ，这种蛋白质通常是细胞免疫反应的一个检查点 ，可以防止免疫细胞攻击健康的细胞 。
经过基因编辑的细胞会在实验室进行培养增殖，然后回输到患者的血液中。改造后的细胞将在患者体内巡视 。卢铀表示 ，研究团队希望它们能对癌细胞发起攻击 。计划中的美国临床试验也打算敲除编码 PD-1 蛋白的基因 ，不过在将细胞回输给患者前，还会敲除另一个基因 ，再加入一个新的基因。
去年 ，FDA 批准了两种基于抗体的阻断 PD-1 的疗法，用于治疗肺癌。但这些抗体会在多大程度上阻断 PD-1 并激活免疫反应 ，对每个患者来说都是难以预测的 。
与之相比 ，敲除基因的方法阻断 PD-1 的确定性更高，增殖细胞又提高了激活免疫反应的概率 。“这种方法将会比抗体高效得多 ，”Timothy Chan 表示 ，他在纽约市纪念斯隆凯特琳癌症中心从事免疫疗法的临床研究。
验证细胞
众所周知，CRISPR 基因编辑技术有可能会在错误的位置编辑基因组，从而可能出现有害影响 。卢铀团队的成员之一 ，华西医院的肿瘤学家邓磊表示 ，本次临床试验的合作方之一，成都美杰赛尔生物科技公司 ，会对细胞进行验证 ，在将细胞回输给患者前确认敲除的是正确的基因 。
由于这一疗法针对的是T细胞，而T细胞与许多非特异性免疫反应都有关系 ，Chan 担心这种方法可能会导致过度的自体免疫反应 ，使细胞攻击肠道 、肾上腺或其它健康组织。“所有的T细胞都会被激活，这将会是个问题 。”Chan 说 。
Chan 建议研究团队从肿瘤病灶处采集T细胞 ，因为这些细胞已经会是专门攻击癌细胞的。但邓磊表示 ，他们的临床试验针对的肺癌肿瘤很难接近 。邓磊还说，因为被 FDA 批准的抗体疗法中并没有出现很高比例的自体免疫反应 ，所以研究团队较为放心 。
这项一期临床试验的主要目的是检验这种疗法是否安全。临床试验将会在十位患者身上检验三种剂量的效果 。同时 ，邓磊还说，团队还计划循序渐进，从一位患者开始逐渐增加剂量 ，密切观察是否出现副作用 。但研究者也将关注血液中的标记物 ，这些标记物将显示这种疗法是否起效。
以快著称
卢铀表示，这项临床试验的审批过程研究团队投入了大量的时间和人力 ，历时半年 ，这当中包括与医院内部的伦理委员会的密切沟通。“（审批过程中）有许多来回沟通， ”他说 。卢铀还补充道 ，NIH 批准另一项 CRISPR 临床试验“增强了我们和伦理委员会对这项研究的信心 ” 。
中国一向以 CRISPR 研究中进展迅速著称 ，有时太过迅速了，石井哲也（Tetsuya Ishii）说 ，他是日本北海道大学的生物伦理学家。
卢铀表示 ，他的团队进展迅速的原因是他们有癌症疗法临床试验方面的丰富经验 。
June 对中国能在这类试验中拔得头筹并不意外，“中国非常重视生物医学研究” 。
石井哲也（Tetsuya Ishii）指出 ，如果这项临床试验按计划开展的话 ，将会成为中国在 CRISPR 基因编辑领域众多“首位 ”中的最新一个，之前的首位包括最早使用 CRISPR 编辑人类胚胎和编辑猴子。
“我希望我们能成为首位， ”卢铀说 ，“更重要的是 ，我希望我们的临床试验能获得
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