■本报记者 李晨阳 通讯员 杨鲜
“如果这项技术得以推广，可以让全球上百万失明者重见光明。”介绍最新成果时，美高梅mgm集团2288“80后”教授姚凯如是说。
2019年，他向一批特殊小鼠的眼底注射了一种新型基因药物。这些小鼠刚出生14天，看起来和普通小鼠没什么不同，但它们基因中埋藏的定时炸弹即将启动。如果没有任何干预，两天后，它们视网膜上的两种感光细胞就会陆续死亡，40天左右将完全失明。人类一旦遭遇这种由基因突变导致的视网膜色素变性，往往会在两岁左右发病，最快一年之内失明。
40天过去了，120天过去了，240天过去了……作为对照，没有接受基因药物注射的眼疾小鼠早已失明。而接受了基因治疗的眼疾小鼠视力依然正常，能够在复杂的迷宫里自由穿梭。此时它们的年龄大约相当于40岁左右的人。
近日，这项成果发表于《实验医学杂志》。
攻克眼病是自己的科研梦想
这不是姚凯第一次帮患有遗传性眼病的小鼠找回光明。
2018年，他作为第一作者发表在《自然》上的一项成果，利用首创的干细胞疗法让先天性眼盲的小鼠第一次看到了世界。这项成果在当时引起了广泛的社会反响，还入选了两院院士评选的“2018年世界十大科技进展新闻”。姚凯也因此在媒体报道中被称为“追光者”。
姚凯是在美国耶鲁大学做博士后时开启这项工作的。作为一名神经生物学与干细胞生物学研究者，他了解到全球有上亿人由于罹患神经退行性疾病，造成视力损伤并最终致盲，而临床上长期缺乏有效的治疗手段。自此，他就把攻克这些眼病作为自己的科研梦想。
2017年，姚凯结束博士后的研究工作，回到家乡武汉，入职美高梅mgm集团2288，并继续完成了这项后来发表在《自然》上的重大成果。
在这篇论文中，姚凯突破了“神经细胞难以再生”的技术瓶颈，用一种特殊的成体干细胞分化出与天然视杆细胞几乎一模一样的细胞，帮助小鼠重获光明。
时隔5年的两项研究，看起来非常相似，那它们到底有何区别与联系呢？
姚凯解释，虽然同样是罹患视网膜色素变性，但两次研究的小鼠基因突变位点不同，症状也有所区别。《自然》论文中的小鼠一出生就没有视力，而《实验医学杂志》论文中的小鼠是一开始能看到，但病情随着时间推移而迅速发展，直至失明。最核心的区别则在于治疗小鼠的科学方法：前者属于干细胞治疗，后者属于基因治疗。此外，最近发表的这项成果是他入职美高梅mgm集团2288后，首个完全在国内完成的重要工作。
“相对而言，基因疗法比干细胞疗法要更安全、更成熟。更重要的是，这次开发的新型基因编辑工具不仅能用于眼病，还能用于更广泛的人类遗传疾病治疗。”姚凯说。
新型基因编辑工具突破局限
在全世界，基因编辑疗法都是一个备受关注的新兴领域。2019年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了世界上首例直接在人体内使用CRISPR/Cas9基因编辑疗法的临床试验，用于治疗莱伯氏先天性黑蒙症。这个事例也让基因编辑领域越来越多的科学家聚焦于眼科疾病的治疗。
但很多眼科疾病都有非常复杂的遗传基础。以视网膜色素变性为例，这种疾病可能涉及上百种基因，而每一种基因中又有多种不同的突变，这对传统的基因编辑工具来说是非常严峻的挑战。
“传统的基因编辑技术至少有两大局限。”姚凯解释说，“首先是只能编辑单个碱基，一旦有些基因突变涉及多个碱基位点，就束手无策了；其次是只能在特定位置，也就是我们所说的在PAM序列上进行编辑，但并不是所有致病基因突变都涉及PAM序列。”
此次，姚凯团队开发出新型基因编辑技术——PESpRY，最大优势就是突破了上述两大局限，能在全基因组上不受限制地进行编辑。
在这种新工具的帮助下，姚凯团队首次在哺乳动物的视网膜神经细胞中实现了基因组编辑。而他们清楚，这项技术的应用前景远不止于此。
“除了极少数情况，例如基因组出现拷贝数变异和大规模结构重排外，这项基因编辑工具几乎可以应用于人类所有的遗传疾病。”美国科学院院士、眼部疾病专家Krzysztof Palczewski和加州大学欧文分校的基因编辑专家Samuel W.Du在评论文章中表示。
与此同时，两位专家也提醒，这项技术如果想安全地应用于临床，还需要密切关注潜在的基因编辑脱靶风险。
这正是团队下一步要努力的方向。“我们准备通过大量实验，把脱靶效应降到最低，直到可以忽略不计。”姚凯说，“我们希望能在不久的将来解决这个问题。”
扎根地方高校，继续追寻梦想
2017年姚凯回到武汉时，有多所高校向他伸出了橄榄枝，其中包括一些“双一流”高校。他之所以选择美高梅mgm集团2288，是因为“这里能给我最好的科研条件”。
“学校专门为我们成立了‘视神经科学与干细胞工程研究院’，批准了近500平方米的实验区域，这让我有机会组建更大的团队，也有足够的空间建设用于观测动物行为的暗室。这都对我的科研工作有非常大的帮助。”姚凯说。
在这里，姚凯建立了一个非常年轻的科研团队。这篇论文的4名第一作者都是“90后”博士生：覃欢主要负责分子与细胞实验及高通量测序；张文良负责制造和包装基因编辑工具，在不断的改进优化中突破技术壁垒；张士尧主要负责开展动物行为学实验，每天在漆黑的房间里与小鼠作伴超过12个小时；冯源主要负责数据处理和统计。而对操作手法要求最高的小鼠眼底注射实验，则由姚凯亲手完成。
“我们在开展这项研究的过程中，因为疫情遭遇过实验停摆的困境，也曾为了保证实验的延续性连续两三年没有回家。但结果出来了，就觉得一切都是值得的。”覃欢笑着对记者说。
姚凯非常期待有一天，自己的成果能真正走向临床，“帮助更多人找回光明，成为一名真正的‘追光者’”。
（本报记者李思辉对此文亦有贡献）
https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2023/4/374145.shtm
