来源：世界生命科学大会
上个世纪八十年代，基因工程首次进入人类视野。十余年前，科学家首次发表论文描述将规律成簇的间隔短回文重复序列（CRISPR）-Cas9细菌免疫系统转化为可编程的基因编辑核酸酶，四年前，该文两位资深作者，法国科学家埃马纽埃尔·卡彭蒂耶（EmmanuelleCharpentier）与美国科学家詹妮弗·杜德纳（JenniferA.Doudna），共同获得诺贝尔化学奖。（图1）
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Exagamglogeneautotemcel(exa?cel)，是一种基于CRISPR/Cas9介导的基因/细胞治疗药物。此前在美国和英国获得监管机构批准，用于治疗镰状细胞病（SCD）和输血依赖型β地中海贫血。
近日，《新英格兰医学杂志（NEJM）》连续发表两篇关于exa?cel的文章，分别是来自TriStarCentennial医院的Frangoul教授团队的《ExagamglogeneAutotemcelforSevereSickleCellDisease》以及来自意医院的Locatelli教授团队的《ExagamglogeneAutotemcelforTransfusionDependentβ-Thalassemia》。（图2/3）
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exa-cel作为一种非病毒细胞疗法，旨在通过对BCL11A红系特异性增强子区域的自体CD34+造血干细胞和祖细胞（HSPC）进行（CRISPR）–Cas9基因编辑来重新激活胎儿血红蛋白合成。两篇文章是促使exa?cel获批的系列临床研究的其中两项，分别是该疗法应用于SCD和β地中海贫血所得的研究结果。
一、exa?cel治疗严重镰状细胞病
镰状细胞病是一种常染色体隐性遗传病，由HBB的单点变异引起。临床上，其特点是复发性血管闭塞危象、进行性血管病变和慢性溶血性贫血，导致器官损伤和早期死亡。
目前镰状细胞病的治疗主要包括减轻疾病严重程度的疾病修饰疗法，但不能纠正根本原因。来自人类白细胞抗原（HLA）匹配的异体造血干细胞移植(HSCT)是一种潜在的治疗选择。然而，匹配概率低以及免疫排斥类并发症的致命风险使这一疗法极其受限。
患有镰状细胞病的人，如果他们持久延续了胎儿时期血红蛋白，则很少或没有该病的症状。因此，研究人员假设，exa-cel治疗可以使胎儿血红蛋白和总血红蛋白水平升高，将消除镰状细胞病患者的血管闭塞危象。
研究人员在多地点开展这项3期、开放标签、单剂量、2年的exa-cel(CLIMBSCD-)研究。主要终点是至少连续12个月没有任何严重的血管闭塞危机。两个关键的次要疗效终点是连续至少12个月无严重血管闭塞危象住院，连续至少9个月无严重血管闭塞危象住院。其他疗效终点包括:无严重血管闭塞危象的持续时间、总血红蛋白和胎儿血红蛋白浓度等。
结果是exa-cel的3期单组研究达到了主要终点和两个关键的次要终点:97%的镰状细胞病患者至少12个月没有血管闭塞危象，%的患者至少12个月没有因严重血管闭塞危象住院，97%的患者至少9个月没有血管闭塞危象（因缺氧导致红细胞镰变，阻碍毛细血管引起疼痛危象）。患者的生活质量也有临床意义的改善。（图4）
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这些结果表明，对BCL11A的红细胞特异性增强子区域进行非病毒性体外CRISPR-Cas9编辑的一次性治疗，将红细胞中的胎儿血红蛋白生成重新激活到先前显示的对遗传性胎儿血红蛋白和镰状细胞病的人具有保护作用的水平，并在临床获益。在数据截止时，exa-cel引起的胎儿血红蛋白和总血红蛋白水平的升高在几乎所有患者(30例中的29例)中连续12个月或更长时间消除了血管闭塞危机。Exa-cel治疗还伴有溶血减少。
在安全性方面，exa-cel的安全性总体上与清髓性busulfanbased调节和自体移植一致，未发生GVHD或骨髓异常增生或其他血液学癌症。
二、exa?cel治疗输血依赖性β-地中海贫血
输血依赖性β-地中海贫血同样是一种严重的单基因常染色体隐性遗传病，患者需终生接受常规红细胞输注和常规铁螯合治疗，以控制铁超载，减少终末器官毒性作用和损伤的风险。
胎儿血红蛋白水平升高已被证明可以降低β-地中海贫血和镰状细胞病患者的发病率和死亡率。研究人员假设，exa-cel治疗可以使胎儿血红蛋白和总血红蛋白增加，将消除输血的需要。
研究人员同样在多地点开展这项3期、开放标签、单剂量、2年的exa-cel(CLIMBTHAL-)研究。主要终点是输血独立性，定义为加权平均血红蛋白水平至少为每分升9g，连续至少12个月没有红细胞输血。关键的次要终点是加权平均血红蛋白水平至少为每分升9g，没有红细胞输血至少6个月。其他次要终点包括输血不依赖持续时间、总血红蛋白和胎儿血红蛋白浓度、红细胞输血减少等。安全性终点包括中性粒细胞和血小板植入、不良事件和死亡率的评估等。
该研究达到了主要终点:91%的患者具有输血独立性，平均总血红蛋白水平在正常范围内。患者在exa-cel输注后大约1个月停止输血，并且输血独立性是持久的，平均持续时间为22.5个月。血红蛋白以胎儿血红蛋白为主，呈全细胞分布。（图5）
这些结果证实，在exa-cel产品中，CRISPR-Cas9编辑的BCL11A的红细胞特异性增强子区域，有效地将胎儿血红蛋白生成重新激活到已知的对胎儿血红蛋白遗传持续性患者具有保护作用的水平，并且在新生儿期观察到，这为输血依赖性β-地中海贫血患者带来了转化性益处。
频繁的红细胞输血和铁螯合治疗，以及慢性贫血，无疑对生活质量有负面影响。患者在接受exa-cel输注后，他们的总体幸福感和整体生活质量都有所改善。
安全性方面，临床前评估未发现脱靶编辑，也没有证据表明存在染色体异常，并且在exa-cel临床开发项目中没有报告癌症、骨髓增生异常或其他血液学肿瘤发生。
Exa-cel是有望直接编辑和修复疾病相关基因突变的一系列疗法的第一种，其在基因编辑方面取得的成功，一方面源自科学家在好奇心驱使下对细菌适应性免疫开展的研究，正是这些研究发现了CRISPR-Cas9；另一方面源自对珠蛋白基因调控开展的基础研究。过去二十年间，Orkin医院和哈佛医学院同事以及许多合作者揭示了控制珠蛋白转换的基本分子机制，并确定了CRISPR-Cas9基因编辑的基因组靶点，这一基因编辑技术也就是现在获批的exa-cel。
著名干细胞专家、哈佛医学院院长GeorgeQ.Daley在同期《NEJM》观点栏目撰文，回顾基因编辑技术发展历史并展望未来科研方向，称“这标志着医学领域基因编辑时代的到来。”
DOI：10./NEJMoa
DOI：10./NEJMoa