基因剪刀，拯救视力

文/首都医科大学附属北京同仁医院、北京市眼科研究所副研究员 刘宏伟

十年磨一剑，霜刃未曾试。今日把示君，谁有不平事？

2020 年的诺贝尔化学奖授予了法国女科学家埃玛纽埃尔•沙尔庞捷和美国女科学家珍妮弗•杜德纳,以表彰她们在基因编辑方面的重要贡献。我们知道，文字编辑可对文章中有问题的文字进行删除、添加或修改，最终可得到一篇好文章；基因编辑可对身体中有缺陷的基因进行删除、添加或修改，最终可得到一个好身体。基因编辑真像一把锋利的剪刀啊！

基因异常可导致疾病的发生，特别是遗传性疾病的发生，而眼科中很多疾病都与基因异常有关，如原发性视网膜色素变性、莱伯氏先天性黑蒙等。

如果基因功能丧失，可补充新的基因，可用传统的基因治疗方法，用病毒载体将外源基因导入细胞中，替代功能灭失的基因，导入的基因可正常表达蛋白；如果基因表达了异常蛋白，可用RNA 干扰的方法治疗，抑制基因的表达。自从有了基因编辑方法，基因异常导致的遗传病更容易治疗了。

获奖的基因编辑技术已经是第三代了，相比于第一代的锌指核酸酶(ZFN)方法和第二代的转录激活子样效应因子核酸酶(TALEN)方法，效率更高，作用更强。第三代基因编辑技术称为规律性间隔短回文序列重复簇，简称CRISPR。

CRISPR 原是存在于细菌中的基因组，含有攻击过该细菌的病毒的基因片段，细菌通过这些基因片段抵抗相同病毒的攻击，并将病毒摧毁。这是细菌在使用基因剪刀，即CRISPR 剪刀。不过，CRISPR 剪刀要起作用，需CRISPR 相关基因（简称Cas）和引导RNA 的参与。

CRISPR 剪刀是在引导RNA 的指引下进行基因定位，Cas 基因合成的核酸酶切割目标DNA。CRISPR 剪刀切割后，工作并没有结束，需要对切割的DNA 进行修复，才能形成完整的DNA。修复方法有非同源末端连接、同源重组修复。

CRISPR 剪刀不能自己进入细胞而起作用，需要通过病毒进行运载，多使用腺相关病毒，还可使用慢病毒。

科学家正致力于用CRISPR 剪刀治疗人类的遗传病，眼睛遗传病的治疗开展较早。遗传性眼病的种类很多，同一种眼遗传病，可由不同的基因变异导致，如原发性视网膜色素变性就有100 多种基因变异的类型。

有一种X 染色体连锁遗传的原发性视网膜色素变性，是三磷酸鸟苷酶调节因子的基因（RPGR 基因）出现了问题。科学家们将色素性视网膜炎患者的皮肤成纤维细胞诱导成为多功能干细胞，随后用CRISPR 剪刀对RPGR 基因进行有效编辑。基因编辑的干细胞移入患者眼睛中，纠正了视网膜色素变性患者的基因突变。

莱伯氏先天性黑蒙是导致儿童失明的最常见原因，患儿在不到1 岁时，就会因双眼视锥细胞功能完全丧失，导致失明。莱伯氏先天性黑蒙10 型是由一种中心体蛋白（CEP290）基因突变造成的，30%的莱伯氏先天性黑蒙患者由它引起。科学家将CRISPR 剪刀通过视网膜下注射，直接注射到患者的感光细胞附近，将基因编辑系统递送到感光细胞中，对感光细胞中的CEP290 基因进行修正，可以使患儿的视力得到改善。

CRISPR 剪刀除了治疗遗传性眼病外，对其他致盲性眼病也有治疗作用。增殖性糖尿病视网膜病变、湿性老年黄斑变性、早产儿视网膜病变可引起眼底新生血管生成，严重的可导致失明。血管内皮细胞生长因子受体2（VEGFR2）在新生血管生成中发挥着至关重要的作用。用CRISPR 剪刀破坏VEGFR2 基因，可以阻止眼底新生血管的生成，有效地治疗这些致盲性眼病。

疱疹病毒性角膜炎容易反复发作，是因为病毒潜伏在神经节中，如果治疗不当，可导致失明。CRISPR 剪刀可靶向作用于潜伏的疱疹病毒，在病毒DNA 的特定位点上进行切割，使它们的DNA 发生突变，从而破坏这些病毒，阻止疱疹病毒角膜炎的复发。

“不知细叶谁裁出，二月春风似剪刀。”CRISPR 剪刀已在眼科中得到广泛应用，但真正做到对所有眼病进行有效的治疗，还有漫长的道路要走。CRISPR 剪刀虽然还有许多问题需要解决，但随着对CRISPR 剪刀技术的不断改进，相信不久的将来，大多数致盲性眼病都能彻底治愈。