斯坦福团队“基因魔剪”对抗新冠初现锋芒，下一次人类流行病暴发，能否利刃出鞘

黄珊

就在全球仍旧笼罩在新冠肺炎阴霾中的当下，与美丽的“逆行者们”——医护人员类似，有一群人鏖战在没有喧嚣的一线，在实验室里寻求着更多的解决方案。

其中有一项技术不得不提，那就是被誉为“基因魔剪”的C.RISPR。cRISPR技术可以用于干预细胞的遗传活性，即改变、修复或去除基因，曾在2014年被《麻省理工科技评论》评为当年的“十大突破技术”之一。

随着越来越多的科学家在CRISPR上付诸心力，这项新兴技术近年来也得到迅猛发展，已经到达了新的历史阶段——科学家们正在探索利用这项技术进行疾病治疗，C.RISPR领域三大上市公司CRISPR Therapeutics、EditasMedicine、Intellia Therapeutics已经在推进相关的临床实验，预计在今年，我们就能看到不少C.RISPR临床实验数据。

而眼下更紧迫的问题是，c RISPR能否帮助人类抵御新冠病毒？这正是在美国斯坦福大学，由中国学者亓（Qi）磊带领的研究团队希望探讨的问题。

近日，亓磊所在的团队在生物医学预印本网站BioRxiv发表文章（未经同行评议）“Development of CRISPR as a  prophylacticstratev to  combat  novel  coronavlrus andinfluenza。介绍了他们利用CRISPR对抗新冠病毒研究进展。

值得一提的是，作为CRISPR底层技术在中国和欧盟的共同发明人，亓磊同时也是dCas技术、c RISPRlJa基因调控、C.RISPR-CJO基因组控制等多项技术的主要发明人，手持20余项专利。因为在基因编辑、调控领域的领先工作，亓磊成为2018年《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”中国区的获奖者。

CRISPR领域三大上市公司

那么，这次通过基因魔剪探寻对抗新冠病毒的实验中具体展现了怎样的可能性？

基因魔剪锋芒乍现

根据论文，团队证明了这个方法具有一定的可行性：C.RISPR成功使培养皿溶液中的病毒量减少了90%。正如文章中写道的：“PAC.-MAN方法可能是一種可快速部署的应对冠状病毒的策略。”

这次实验的主角，CRISPR技术——全称为oustered Regularly Interspersed Short PalindromicRepeats，即成簇的规律间隔的短回文重复序列，与其上游的Cas基因形成了在细菌中高度保守的c RIS PR/C.as系统。

CRISPR/Cas系统是一种存在于大多数细菌或古细菌中的一类后天获得性免疫，当外源遗传物质入侵时，它首先会将入侵的噬菌体或外源质粒DNA信息整合到自身CRISPR序列中，当病毒再次入侵时，该系统可识别并摧毁病毒。

针对这一特点，科学家对C.RISPR/Cas进行改良，使其可以锚定特定序列进行基因编辑。正是由于其精准的DNA靶向和剪切功能，CRISPR技术被广泛应用于生命科学领域，至今已搅动起无数涟漪。

其中又以为人所熟知的CRISPR/Cas9系统最为简单方便，主要靶向DNA剪切，而Cas13蛋白则可以锁定特定的RNA序列上，对其进行切割和破坏。RNA则正是SARS-CoV2的（COVID-19的致病病毒）遗传物质。

传统的疫苗研发是一个疫苗针对一种病毒。很多病毒会变异，这样相应的疫苗也会失效。而c RISPR系统神奇的地方在于，使用6个C.RISPR向导RNA，可以有效识别超过90%的人类已知的冠状病毒（包括3051种已测序的冠状病毒，和我们熟知的SARS、MERS等）。而使用传统的疫苗，可能需要3000多种疫苗才能抵御这3051种冠状病毒。

在本项研究中，亓磊所带领的团队正是使用了PAC-MAN方法，即基于cRISPR/Cas-1 3d的基因编辑方法，在细胞水平上证实了C.RISPR可以有效地降低病毒RNA水平及复制，其中部分crRNAs靶向率可达91%。将RNA切碎，也正是断了病毒的“根基”。理论上来说，这将足以阻断疾病的进展。“我们的PAC.-MAN方法，有可能成为应对泛冠状病毒引起的突发流行病快速且可行的手段”，文章中对此写道。

但这是否意味着，CRISPR能开启人类利用基因武器对抗流行病毒的新时代？

仍有重重挑战

先不要兴奋，也许你已经注意到，文章中的评价还包含着“可能”二字，而这并非研究者的自谦。从培养皿到临床试验直至最后应用，中间仍有漫漫长路。

对此，该团队成员也承认，与其认为它是一项即将进入动物或人体实验阶段的疗法，该项研究更像是一个蓝图，或者说，一个概念的验证。毕竟还有太多的未知因素。

首先就是，团队用于实验的并非真正的SARS-C oV2冠状病毒（由于没有权限）。而这也正是来自乔治亚理工学院的Philip Santangelo教授的主要存疑部分。他认为想要证明可以中和病毒，就必须使用正常毒株，而非并不具有复制能力的相似物，毕竟“这些病毒复制的太快了”。

CRISPR系统的递送又是另一个问题——是否可以将他们送至需要治疗的细胞？我们需知，新冠病毒肆虐的肺部，由于黏液和特殊性等原因，向来不是个容易靶向的器官。另外，除了这些技术层面的困难，层层审批与临床试验，同样是前路的重重阻碍。来自加州大学伯克利分校的Fyodor Urnov教授认为，“坦率的说，未来的4个月-6个月内，这项研究进入人体实验阶段的可能性是零”。尽管CRISPR风头正盛，但目前FDA只批准了三项用于人体试验的C.RISPR项目。

对于团队的下一步计划，亓磊表示：“我们的期望是C.RISPR技术能够在最短时间内进入临床试验，成为抵抗新冠病毒的有用治疗工具。目前还有很多动物体内潜在的冠状病毒可能在未来某个时间点感染人类。“将CRISPR工具纳入抗病毒工具箱，可以大大弥补疫苗研发的不足，可以在未来大大缩短病毒感染的可能性，包括那些尚在动物体内还未感染人类的病毒。短期内，我们会测试CRISPR对于活体病毒的抵抗力。并且我们会结合目前成熟的分子传递方法，将C.RISPR分子安全地递送到肺部细胞以抵抗病毒”。

亓磊

团队希望在夏天结束前完成活体病毒的测试，下半年完成动物模型试验，并在2021年上半年可以开展临床试验。

承载希望

实际上，在这次新冠暴发之前，就已经有很多机构和团体开始了CRISPR应对流行病的研究。

2018年，美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency）开始了一项为期四年的研究项目

“Prep are”，旨在通过遗传途径找到未来可以使用的医疗方法，亓磊所在斯坦福的实验室就接受了该项目基金的资助。

2019年，亓磊的实验室开始了一项基于c RISPR技术的流感对抗研究。也正是因此有了一定的基础，使得在疫情之初，该团队就意识到研究可能并及时地将研究方向进行了调整。

同样对此充满兴趣的还有一些初创公司，总部位于旧金山的生物初创公司MammothBiosciences就是其中之一。他们称已经研发了一款快速高效的COVID-19检测方法，可以将数小时的检测时间缩短为30分钟。该公司由CRISPR研究先驱詹妮弗，杜德娜博士参与创建，今年初宣布完成4500萬美元B轮融资。

C.RISPR是一种崭新的工具，缺少应用历史和可行的证据，但并不意味着没有用处。正如Urnov教授所说：“我们正处在一个任何想法都值得去实践追求的历史时刻，此刻我们拥有着远超13世纪可用的隔离、17世纪的药物、18世纪的疫苗之外更有效的手段。”

尽管理论与实际之间或有千山阻隔，但千里之行始于足下。也许这一次帮不上忙，但下一次或许可以利刃出鞘。（摘自美《深科技》）（编辑/小文）