科学 · 文章
CRISPR基因编辑解析:科学家如何切割和修复DNA来治疗疾病
发布:

要点
CRISPR-Cas9是一种分子工具,能让科学家在精确位置切割DNA,并利用细胞自身的修复过程来禁用、纠正或改写基因。这项技术从实验室技术发展为经批准的医疗方式,时间是2023年12月,当时美国监管机构批准了首个基于CRISPR的镰状细胞病疗法。
此版本是原文(English)的机器翻译。 阅读原文
CRISPR-Cas9通过将RNA引导分子与Cas9酶配对来工作。引导RNA被设计用来匹配特定的DNA片段,一旦在细胞内发现该序列,它就会引导Cas9到达该位置,酶随之切割DNA的两条链。根据美国国家卫生研究院(NIH)下属的国家普通医学科学研究所(NIGMS)的说法。
切割本身不能修复任何东西。重要的是细胞如何修复断裂处。NIGMS解释说,研究人员可以让细胞用随机的遗传字母修补切口,从而禁用基因,或者他们可以提供一个模板,使细胞用特定的新序列修复断裂,从而纠正或改写该基因。对切割发生位置和修复方式的这种双重控制使CRISPR成为一个灵活的编辑工具,原则上研究人员可以将其导向基因组中的许多不同位置。
该工具的来源
作为可编程编辑工具的CRISPR-Cas9由Emmanuelle Charpentier和Jennifer Doudna开发,他们在2012年发表了关键实验,展示了细菌免疫机制如何被重新编程以在用户选择的位置切割DNA,这在《麻省理工技术评论》中有所描述。这两位科学家因这一发现获得了2020年诺贝尔化学奖,诺贝尔委员会称这是基因组编辑的"划时代"方法。
从实验室工具到批准的医疗方式
该技术的首次临床成果出现在2023年12月8日,当时美国食品药品监督管理局(FDA)批准了由Vertex Pharmaceuticals和CRISPR Therapeutics开发的Casgevy(exagamglogene autotemcel),这是首个被批准用于患者的基于CRISPR/Cas9的疗法,根据FDA自己的公告。该机构同时批准了Casgevy和第二种名为Lyfgenia的非CRISPR基因疗法,两者都用于12岁及以上有反复发作疼痛危象病史的镰状细胞病患者。
英国药品监管机构MHRA已于2023年11月16日授权Casgevy用于12岁及以上患者的镰状细胞病和输血依赖性β地中海贫血,使英国成为首个批准CRISPR类药物的国家,根据帝国理工学院的报告(该校NHS信托运营了部分临床试验)。
治疗方法的实际给予方式
Casgevy不是直接注射到体内。医生首先收集患者自身的血液干细胞,这些细胞被运送到制造场所,其中CRISPR编辑BCL11A基因附近的特定调控区域,将其关闭,使细胞开始产生胎儿血红蛋白,一种通常仅在出生前才产生的携氧蛋白质,FDA解释道。在编辑的细胞被输回之前,患者接受大剂量化疗以清除骨髓中的空间,这是一个有自身风险的调理步骤,包括低血细胞计数和口腔溃疡,根据FDA和Biopharma Dive的报告。
FDA对镰状细胞病试验的评审发现,31名可评估患者中的29名,即93.5%,在治疗后至少连续12个月内没有出现严重疼痛危象,根据该机构的批准公告。帝国理工学院报告了与英国授权相关的单独数据,该授权涵盖两种疾病:29名镰状细胞病患者中的28名没有出现严重疼痛,42名β地中海贫血患者中的39名不再需要输血,两者都持续至少12个月。
| 日期 | 监管机构 | 决定 |
|---|---|---|
| 2023年11月16日 | 英国MHRA | 首次全球授权,用于镰状细胞病和β地中海贫血,12岁及以上 |
| 2023年12月8日 | 美国FDA | 首次美国批准,用于镰状细胞病,12岁及以上 |
成本和获取
根据Biopharma Dive的报告,Vertex将Casgevy在美国的标价设定为220万美元,该报告还指出公司估计美国和欧洲大约有25000人可能符合该疗法的条件。STAT News指出,虽然编辑设计用来终身有效,但长期耐久性仍然取决于仍在收集的多年随访数据。
这些批准代表了一项重要的医学进步…反映了FDA促进安全有效治疗方法开发的承诺。
因为编辑的细胞来自患者自身的身体,不会被未来的世代继承,这种CRISPR使用被分类为体细胞基因编辑,与生殖系编辑不同,生殖系编辑会改变传递给儿童的DNA,仍然是该技术的一个独立且更具争议的领域。
常见问题
- CRISPR实际上对DNA做什么?
- 它使用引导RNA将Cas9酶引导到特定的DNA序列,其中Cas9切割两条链;然后研究人员指导细胞自身的修复过程来禁用或改写目标基因,根据NIGMS/NIH。
- 是否存在FDA批准的CRISPR治疗方法?
- 是的。FDA在2023年12月8日批准了Casgevy用于12岁及以上患者的镰状细胞病,根据FDA的批准公告。英国MHRA已于2023年11月16日授权Casgevy用于镰状细胞病和β地中海贫血,根据帝国理工学院。
- 谁发明了CRISPR基因编辑?
- Emmanuelle Charpentier和Jennifer Doudna在2012年展示了CRISPR-Cas9如何可被重新编程为精确的基因编辑工具,这项工作使他们赢得了2020年诺贝尔化学奖,根据麻省理工技术评论。
- Casgevy的费用是多少?
- Vertex Pharmaceuticals将Casgevy在美国的标价设定为220万美元,根据Biopharma Dive。
- CRISPR编辑是否会传递给儿童?
- 批准的疗法Casgevy仅编辑患者自身的血液干细胞(体细胞编辑),不会被后代继承,这与生殖细胞或胚胎的生殖系编辑不同。
来源
- NIGMS/NIH — What Is CRISPR?
- FDA — FDA Approves First Gene Therapies to Treat Patients with Sickle Cell Disease
- STAT News — In historic decision, FDA approves a CRISPR-based medicine for treatment of sickle cell disease
- MIT Technology Review — The Nobel Prize in chemistry has gone to the two women who pioneered CRISPR gene editing
- Biopharma Dive — CRISPR therapy for sickle cell approved by FDA in gene editing milestone
- Imperial College London — UK approves world-first gene-editing treatment for blood disorders
本文由人工智能撰写,发布前已通过自动来源核查。如发现错误,请申请更正。 申请更正或回应 · 我们如何制作
相关文章

科学新闻
阿波罗11号软件先驱玛格丽特·汉密尔顿逝世,享年90岁
领导麻省理工学院为NASA阿波罗任务编写机载飞行软件团队的计算机科学家玛格丽特·汉密尔顿于2026年9月30日逝世,享年90岁,《MIT新闻》报道。据phys.org报道,她在马萨诸塞州剑桥的一家医院去世;她的女儿向新闻媒体证实了这一死讯。

科学指南
山洪:如何形成、预警信号和安全步骤
山洪是指在正常干燥地区或溪流中突然、极端的水位上升,通常在六小时内发生——通常由强降雨引起,但也可能由大坝失败或冰塞引起,根据美国国家气象局(NWS)。全球范围内,山洪每年造成5000多人死亡,世界气象组织(WMO)表示,这使得准备和快速反应成为主要防御手段。

科学文章
世界为什么要废除闰秒,改用千年一遇的"闰小时"
2026年10月15日,在凡尔赛召开的国际计量大会(CGPM)代表投票决定结束向协调世界时(UTC)插入闰秒的做法。从2027年5月20日起,UTC将连续运行,与地球实际自转的时差将被允许增大到最多一小时而非一秒,几个世纪内都无需进行时间调整。
科学术语表
人类记忆如何运作:编码、存储和回忆解读
人类记忆分三个阶段运作:编码将经验转化为神经信号,存储在海马体和新皮层中稳定这些信号,回忆通过线索重新激活它们。记忆不是单一系统,而是多种类型——感觉、短期/工作和长期记忆——它们在信息保留的时间长度和数量上有所不同。