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今天下午，诺贝尔基金会宣布，最近几年火热的CRISPR基因编辑系统斩获本年度的诺贝尔化学奖，做出卓越贡献的Emmanuelle Charpentier教授和Jennifer Doudna教授分享这一殊荣。8 ?3 R$ g% n; u# ]; P/ ?; p9 c
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图1. 2020年诺贝尔化学奖得主
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图片来源：参考资料1, m# n2 P. T# L# x/ p
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, s9 C, ~7 a! s$ X上图为获得2020年诺贝尔化学奖的两名科学家，CRISPR技术自问世以来，就一直被诺奖候选的光环所围绕。华裔科学家张锋是将CRISPR技术付诸应用的第一人。为了CRISPR的专利归属权，Doudna和Charpentier曾与华裔科学家张锋对簿公堂，本次张锋却与诺奖失之交臂，令人唏嘘。6 f1 V3 N3 J4 d y1 `" P
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什么是基因编辑
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基因编辑是最近的一项重大发现，通过一套CRISPR-Cas9系统，科学家可以对基因上的序列信息进行编辑。比如说，某个疾病是由于一个基因突变导致的，那么我们可以通过一定方式将这个基因错误的序列给改过来。除去直接修改基因序列，我们还可以将某个基因精准地敲除掉，或者添加序列以改变基因的功能。5 A+ A+ c' g9 i- h: H" N. X4 W$ V
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目前基因编辑技术已经进步到“单碱基”基因编辑，这已经是非常精确了，可以大大地降低基因编辑的脱靶效应，避免编辑的时候修改了不应该修改的基因。
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任何新的技术突破，都会首先被应用到肿瘤的治疗方面，毕竟肿瘤是一个大病，而且全球有近千万患者等着更新的治疗措施。016 L) ~# x/ W* N/ \1 x
" r" |; J! b$ B/ E: D3 C, K6 X什么是基因编辑
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基因编辑是最近的一项重大发现，通过一套CRISPR-Cas9系统，科学家可以对基因上的序列信息进行编辑。比如说，某个疾病是由于一个基因突变导致的，那么我们可以通过一定方式将这个基因错误的序列给改过来。除去直接修改基因序列，我们还可以将某个基因精准地敲除掉，或者添加序列以改变基因的功能。$ l- j# i M- ^# v
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. h+ ~3 M- a* I5 b目前基因编辑技术已经进步到“单碱基”基因编辑，这已经是非常精确了，可以大大地降低基因编辑的脱靶效应，避免编辑的时候修改了不应该修改的基因。
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任何新的技术突破，都会首先被应用到肿瘤的治疗方面，毕竟肿瘤是一个大病，而且全球有近千万患者等着更新的治疗措施。$ ^, s \7 B0 M2 ~6 f; H& F: f% c
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图2. 基因编辑应用在肿瘤研究的报道越来越多
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如上图，基因编辑应用在肿瘤诊断和治疗应用的研究论文越来越多，在多种肿瘤都有相关的研究报道。' _5 F3 y/ s1 d6 n7 V" J" k
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5 e1 G' U) A+ Y, L8 D+ e基因编辑在肿瘤治疗中的应用
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基因编辑技术诞生以来，很多肿瘤学家开始思考将这个技术应用于新药开发，或者具体的治疗过程。6 @% H4 \! ?* d
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图3. CRISPR-Cas9在癌症治疗中的应用潜力/ p2 r% m4 [" ^2 O1 a& F: a1 C
9 ]. E7 k0 e+ D9 ^3 F; w3 J图片来源：参考文献5( I# k V+ `; v) S" {9 V
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如上图所示，基因编辑技术应用在肿瘤治疗的潜力非常巨大，比如可以进行癌细胞基因组的编辑，以发现哪些基因对肿瘤的发展或转移比较重要。此外还可以用来对付引发癌症的病毒感染，各种肿瘤模型的构建。当然最重要的是可以进行新抗癌药物的研发。此外对于现有的肿瘤治疗措施，也可以通过基因编辑来增强和改进。: K: u' V' ?2 N) N$ z0 Y
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! r Q2 Y z' b' }3 D* v& r图4. 基因编辑技术可以用来鉴定影响肿瘤进展和转移的基因) ?. v' _# J' i
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图片来源：参考文献2/ h5 S8 e' @3 u! l
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5 y ]! j( k! H& h' r8 G0 U) y如上图所示，每一种癌症的基因突变是不同的，那么参与肿瘤发展和转移的基因也不一样。为此我们可以通过基因编辑的技术来筛选那些基因是关键的，如果通过实验确定了关键的基因，那么就可以针对这些基因研发药物以治疗肿瘤。
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! z/ _$ r; X) h+ G/ n$ Z `对于目前大火的PD-1治疗，基因编辑技术也可以大显身手。大家了解免疫细胞表达PD-1蛋白，而肿瘤细胞表达PD-L1蛋白，当免疫T细胞识别出了肿瘤细胞准备攻击时，PD-1和PD-L1两个蛋白相互识别阻止了免疫T细胞的攻击，所以使用药物来阻断这两种蛋白的结合。实际上我们也可以通过基因编辑的技术来促使免疫细胞攻击肿瘤。% v9 F% u' L! W! l+ E9 ^
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图5. CRISPR / Cas9作为治疗癌症的工具0 U4 q$ `, G" v: Z
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图片来源：参考文献21 o) H2 J7 ~* x
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如上图所示，我们通过基因编辑的技术，将T细胞的PD-1蛋白敲除掉，然后再进行大量扩增免疫T细胞，回输入到患者身体，这个时候肿瘤细胞表达多少PD-L1也不用怕了，因为免疫T细胞已经没有PD-1蛋白了。可以增加免疫系统击杀肿瘤的能力。' G6 l( H: B+ _
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图6. 使用CRISPR / Cas9进行肿瘤治疗的注册临床试验
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图片来源：参考文献2
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上图为近期的一些临床研究，这些临床研究都利用基因编辑的技术来增强治疗肿瘤的效果。3 e8 A0 d! \7 Y4 u! c
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# I# x5 Y1 Q9 m: x癌度带大家回顾一下，我们将传统放化疗比作肿瘤治疗的1.0时代，那么靶向治疗和免疫治疗将分别属于2.0时代、3.0时代。而基于基因编辑技术的肿瘤治疗时代将是4.0时代。相比靶向治疗、PD-1等免疫治疗带给我们的惊喜，基因编辑技术对肿瘤治疗而言更是具有无限潜力和想象力。基于这一技术，会有更多更新的治疗药物和治疗理念出现，真正助益到肿瘤患者。5 D1 I B1 P" y B- o. v( ?5 R" e
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我们相信，总有一天会将肿瘤控制为慢性疾病。) ~; U- T1 p& P* F& V p
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