7 基因治疗的例子和在医疗保健中的应用

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基因治疗正在彻底改变医疗保健和基因组医学。2017年展示了 基因治疗 这些例子和应用有可能导致更好地治疗致命的疾病,包括癌症。涉及细胞重编程的治疗方法获得了美国食品和药物管理局的批准,用于治疗B细胞白血病和遗传性视力和听力损失。研究界认为这是一个不屈不挠的里程碑,因为他们数十年来为认可基础研究所做的不懈努力终于得到了回报。

稍微回顾一下不久前的情况,就会发现频繁的死亡事件困扰着基因治疗试验,使调查研究陷入了不可思议的静止状态。20世纪90年代的科学文献令人震惊地描述了基因研究从其基本原则向为减少基因操作失败而开发的方法的偏离。2015年,当细胞工程和基因编辑等新技术显示出显著的成功时,基因治疗的过程出现了创纪录的转变。毫不奇怪,生物技术和制药业注意到了这一发展,并对这些发展中的生物技术进行了强制性的投资。

这个故事的主人公是基因编辑工具(包括 CRISPR)和细胞的基因重编程,如 Kymriah 和Yescarta。这些基因治疗产品,包括 CAR T细胞确立了基因治疗作为传统化疗的可行替代方案。这不仅可以归功于它的高成功率,也可以归功于长期以来对人类先天免疫力抗癌能力的科学信念。基因治疗的另一个明显值得赞赏的胜利是其在治疗感官疾病方面的应用,即遗传性视力丧失和听力损失,在2017年的最后一周得到了美国食品和药物管理局的批准。

当我们见证了这一强烈的积极的观点转变时,另外一百份实验结果报告也在等待着见分晓。有科学家在探索新的细胞重编程渠道,以更好的方式可视化致病基因片段的DNA框架,或创造具有特定再生能力的多能干细胞。因此,有大量的科学进展需要被揭开,以了解基因治疗的进一步进程将如何进行。闲话少说,我们来看看最伟大的基因治疗实例和应用,它们为更大的科学突破奠定了基础。

1.治疗艾滋病的CAR-工程干细胞

加州大学、洛杉矶和华盛顿的弗雷德-哈钦森癌症研究中心实验室的科学家们已经培养并重新编程了 来自骨髓的血祖细胞 来杀死HIV感染的细胞。最近,PLOS Antigens杂志报道了这一长期基因疗法,使其成为造血干祖细胞(HSPCs)在CAR介导的基因疗法中的首次应用。从Kymriah的成功出发,科学家们开始探究其他潜在的细胞构造,它们可以成为融入新型治疗特性的成功候选人。Scott G Kitchen博士说,重新编程的HSPCs具有持续的效果,这就是为什么它们比具有保护性CD4受体的外周T细胞更受青睐。该假说在细胞中的初步成功是在灵长类动物身上报告的,很明显,我们能做的就是等待同样的东西在人类身上得到转化。

2.工程化的自然杀伤细胞对抗霍奇金淋巴瘤

与细胞毒性T细胞一样。 科学家是 对自然杀伤细胞的能力感到好奇,这些细胞对大量的抗原表现出适应性抗体介导的细胞毒性(ADCCs)。由于自然杀伤细胞在靠近肿瘤细胞时具有高活性,因此它们比T细胞更容易获胜。这与T细胞通过靶向分子诱导肿瘤细胞的坏死变化完全不同。因此。 自然杀伤细胞 需要较短的时间来诱发与CAR介导的T细胞相同的效果。这种潜在的利基疗法现在是Fate Therapeutics目前研究的重点,该公司已宣布与加州大学圣地亚哥分校合作。因此,使用重新设计的自然杀伤细胞的基因疗法似乎很快就会出现在靶向基因组治疗的范畴内

3.基于果酸的康宁可溶解微载体用于细胞治疗

细胞治疗需要高产量的重新设计的细胞,只有在解离后才能应用。传统的形式,即细胞作为固体固定化基质,由于其被不希望的糖类污染而干扰了治疗系统,并带来了额外的下游处理挑战。细胞的固定化基质在 珠状微载体 它们很重要,因为它们形成了表达单克隆抗体、蛋白质、细胞信号受体或识别标记的基本结构。在微载体上生长的细胞几乎是不可分割的,特别是在它们扩展和发展到其全部潜力之后。可溶解的微载体通过减少毒性、污染和提高同质性来提高其疗效,从而使细胞可以很容易地被人体吸收并发挥其指定的治疗作用。

4.基因编辑的血液和免疫细胞的细胞扩展系统的开发

直到今天,白血病治疗仍是收获和培养T细胞或B细胞的首选过程,以便向需要的病人提供细胞疗法。然而,扩大其数量以提高效率一直是研发部门的当务之急。白血病的污染率很高,然后人工处理的潜在问题仍然存在。这促使生物处理研究员安德鲁-费斯纳克(Andrew Fesnak)医学博士将大规模、自动化、封闭式细胞扩展系统纳入其中。这些细胞处理装置使用一种成熟的 "富集 "技术,摒弃了人工干预、污染风险和较长的时间周期。 细胞拯救者 和Sepax是两个新的自动治疗细胞扩增装置。 通用电气医疗集团密切竞争,这与 细胞工厂 在可扩展性和精确性方面,赛默飞世尔科技公司的 "R "型产品。

5.微软用于微调CRISPR的AI工具

CRISPR改变/清除或改善基因表达的潜力已使其成为一种世界性的现象,而随着科技巨头 微软的利益 由于CRISPR在医疗保健领域的巨大发展,CRISPR的应用之路似乎只会越来越宽,越来越亮。来自微软的计算专家与美国的多所大学合作,发布了 海拔 - 这是一个人工智能工具,可以提醒CRISPR在作用于基因时可能发生的任何不良影响。带来这一高精度预测工具的研究团队属于杰出的学术机构,包括麻省理工学院和哈佛大学的布罗德研究所、哈佛医学院和麻省总医院。一个名为Azimuth的辅助工具伴随着Elevation,这两个工具都可以作为基于云的端到端指南设计开源软件在线访问。

6.探索锌指核酸酶对抗亨特综合症

当CRISPR在2015年中成为头条新闻时,生物学家们对其他基因组编辑模块的前景进行了巨大的讨论。虽然有些人认为它们效率低下,但其他人只是重新关注TALENs和ZFNs的效用增加。CRISPR可能已经越过了调查的障碍,进入了临床领域,但这并不能消除锌指核酸酶和转录因子激活器类效应核酸酶所拥有的潜力。Sangamo Therapeutics公司最近发布了一份声明,关于其正在进行的I/II期临床试验中,以ZFN为媒介治疗9名遗传病患者的初步成功。2018年是这项研究性试验的关键一年,因为最多的患者将接受ZFN介导的基因治疗。这项临床试验的积极临床报告将意味着锌指核酸酶可以在未来被广泛地用作与CRISPR并行的基因编辑工具。

7.基于异源干细胞的克罗恩病基因疗法

TiGenix和武田--这两家分别位于比利时和日本的生物技术公司--已经成功展示了治疗 肛周瘘 这是克罗恩病的严重表现。作为一种涉及大肠和小肠的自身免疫性疾病,克罗恩病患者需要专门的饮食和药物。Cx601--利用专门的脂肪组织细胞构建的基因疗法--能够减少宿主细胞的扣除,刺激T细胞的免疫调节作用。这种基于脂肪的干细胞的独特表达使正常的调节性T细胞得以产生,从而防止了肛周瘘的形成。肛周瘘带来了复杂的医疗挑战,并对患者产生了毁灭性的影响,包括死亡或严重的胃肠道出血。由于肛周瘘通常发生在克罗恩病患者身上,这种异体(来自捐赠者)基因治疗很容易成为降低克罗恩病相关风险的最佳试验候选。

基因组处理在生物技术和制药领域似乎已经取得了革命性的地位,而且目前的路径是向上延伸的。从下游处理到芯片上的实验室设备,生物技术产品开发的每一个方面都已经被基因组工程所触及。这使得2018年只会越来越令人兴奋,所以最好将我们的目光投向前方,而且只投向前方!

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关于作者

马哈斯维塔是一名自由医学作家和科学传播者,在创作技术文件、博客文章和新闻文章方面有丰富经验。她的内心是一个生物技术专家,在组织工程、医学成像设备和工业微生物学方面有研究经验。她在Vellore技术学院主修生物医学工程,并曾担任Elsevier、Wolters Kluwer Health和皇家化学学会的期刊编辑。

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