分子手术刀迭代升级 应用场景日益丰富

基因编辑，迈向精准医疗新阶段（国际科技前沿）

近年来，体检报告上有一项指标让更多人重视起来——低密度脂蛋白胆固醇。它就是俗称的“坏胆固醇”，一旦长期偏高，就会像油泥一样堆积在血管壁上，导致动脉粥样硬化，更严重的可能引发心梗、中风等。针对高血脂问题，传统疗法更多靠长期用药、调整生活方式来控制。近期，国际期刊《自然·医学》发表了一项由上海交通大学医学院附属仁济医院联合尧唐生物等团队实施的新疗法，为治疗该病症带来新思路。这种名为YOLT—101的体内腺嘌呤碱基编辑疗法，通过精准“关闭”肝脏中导致坏胆固醇升高的PCSK9基因，有望实现“一次治疗，长期有效”。

基因编辑应用领域示意图。中国科学技术大学供图

这一成果也意味着，基因编辑应用正从治疗罕见遗传病，迈向常见慢病风险防控。从最初只能简单剪断DNA（脱氧核糖核酸），到如今进化为可精准修正生命密码的“校对器”，基因编辑技术正以前所未有的速度，在临床医疗、药物研发乃至农业育种等多个领域展现出巨大应用潜力。

从“粗放剪接”到“精准改写”的技术进化

基因是具有遗传效应的DNA片段，它能控制生物的性状，支持生命的基本构造和性能。如果把我们的DNA比作一本由30亿个“字母”（A、T、C、G四种碱基）写成的“生命说明书”，大多数时候它运转正常，但如果某个关键位置出现“错别字”，就会导致疾病或者性状改变。顾名思义，基因编辑就和文字编辑一样，能帮助我们在这本庞大的“说明书”里，精准定位到某一页某一行，直接在原稿上进行特定序列的删除、插入或者替换。

这项技术并非横空出世，从孟德尔的遗传规律到DNA双螺旋结构的发现，人类对遗传学的追问从未停止。20世纪70年代重组DNA技术的诞生，让人类首次获得粗放“剪接”基因的能力；世纪之交，一些早期的分子手术刀相继问世，基因编辑开始迈向精准的微手术时代，但因设计繁琐、成本高昂而难以普及。

至2012年前后，CRISPR—Cas9系统开始在相关领域展现优势。它本是细菌的天然免疫机制，科学家巧妙利用其向导RNA（核糖核酸）精准“带路”，引导特定的Cas蛋白（细菌生产的一把分子剪刀）切开目标位置的双链DNA，随后利用细胞修补“断裂口”，实现特定基因的删除或替换。因其设计极简、成本低廉且效率极高，CRISPR迅速成为生命科学领域的一大重要技术平台。

但CRISPR—Cas9并非终点，直接剪断DNA双链存在误改误删或基因重排的风险。之后，碱基编辑、引导编辑等更温和的工具应运而生：碱基编辑不再切断DNA双链，而是打开了基因的“修订模式”进行定点修改，将单个碱基替换为另一种碱基；在此基础上发展出的引导编辑，则进一步提升了“修订”的灵活性，能够实现更复杂的序列插入、删除与替换，被一些研究者形容为“文字处理器”。

从重组DNA到CRISPR，再到碱基与引导编辑，基因编辑的发展史，正是一部追求“越来越精准、越来越安全”的技术演进史。

从“体外修复”到“体内维修”的临床跨越

为了将这些分子层面的修改应用到患者身上，科学家们已开辟出“体外”和“体内”两条编辑路径。所谓体外编辑，是先将患者的目标细胞取出，在实验室环境里完成修改、检测和筛选，确认无误后再回输到患者体内。这种方式就像把故障汽车开进专门的修理厂，修好并检测合格后再重新上路。它的优势是可控性强、安全性高，目前主要应用于血液和免疫系统疾病。

去年12月，美国普里梅医药公司开发了一款名为PM359的细胞产品，研究人员先从患者体内提取造血干细胞，在体外精准修补其中关键基因上缺失的两个碱基，然后再输回患者体内。修复后的免疫细胞恢复了杀菌能力，重新具备了战斗力，这被认为是引导编辑技术的首次正式临床应用。今年4月，《新英格兰医学杂志》发表了美国埃迪塔斯医药公司开发的体外编辑自体造血干细胞疗法reni—cel的临床数据。这种疗法用于治疗镰状细胞病（俗称“镰刀型贫血”），它使用了一种识别位点和切口形状都不同于Cas9的新一代基因剪刀CRISPR—Cas12a，通过精准修改基因开关，重新激活了患者体内原本沉睡的胎儿血红蛋白生产机制。

然而，体外编辑流程复杂、成本高昂，且不适用于肝脏、心脏等难以取出细胞的器官。因此，对于更广泛的疾病，科学家更倾向于采用体内编辑策略。体内编辑更像是派出一支精准的“维修队”，直接进入身体内部的目标组织进行现场修复。除了前文提到的中方团队开发的YOLT—101疗法，美国英提利亚疗法公司于今年4月研发了一款名为lonvo—z的基因编辑新药，在治疗遗传性血管性水肿的三期临床试验中取得积极结果。这种罕见病患者因为基因缺陷，体内会过量产生一种物质，使身体面临反复且危险的水肿。这款新药只需单次静脉输注，就能进入体内把导致发病的基因“关掉”，从源头上阻止致病物质的产生。目前，该药已正式向美国食品药品监督管理局（FDA）提交上市申请。

由于要在人体内部直接作业，如何精准、安全地投送“编辑器”是成功的关键。目前，科学家常借助脂质纳米颗粒或病毒载体作为“摆渡车”。而为了让“编辑器”顺利装进容量有限的载体，如何使其小型化也成为近两年相关领域的重要攻关方向。

值得注意的是，CRISPR工具箱正在走出修复基因这一条单一路径。今年5月，美国犹他大学领衔的国际团队在《自然》期刊发表了一项新成果，将Cas12家族成员Cas12a2开发为一种“定向细胞清除工具”：它能识别目标细胞中特定的RNA信号，并在被激活后启动强烈DNA切割，使携带相应信号的癌变细胞或病毒感染细胞走向死亡。同期，《自然·生物技术》期刊发表的两项研究则显示，香港科技大学和美国佛罗里达大学团队分别用人工设计的DNA向导替代传统RNA向导，得以更稳定、更低成本地引导Cas12蛋白识别RNA目标，用于快速疾病检测和细胞功能的临时调控。

从生命医学到其他领域的应用场景

当前，基因编辑技术的影响半径越来越广泛。在器官移植领域，基因编辑正在打破异种移植的坚冰。科学实验表明，在将猪的某些器官移植到人体时，通过基因编辑修改猪的特定基因后，可以极大降低人体免疫排斥。我国科学家已先后完成活体患者基因编辑猪辅助肝移植、活体患者基因编辑猪肾移植的早期尝试。2025年8月，中国研究团队发表了世界首个将基因编辑猪肺成功移植到脑死亡人体内的案例成果，被国际专家誉为相关领域的“一个里程碑”。2025年，FDA正式批准了首批测试基因修饰猪肾移植人体的临床试验。

在农业与生态领域，基因编辑的潜力同样令人瞩目。2025年，印度批准了首批利用基因编辑技术剪裁出的水稻品种。其最大特点是“不含外源DNA”，经过精准修饰后，这些水稻有的增强了抗旱耐盐能力，有的则实现了早熟节水。在生态干预方面，今年《自然》期刊发表的一项新进展显示，科学家在坦桑尼亚成功研发出经过特殊基因设计的冈比亚按蚊，再利用基因驱动技术，可以让蚊子产生抗疟蛋白，从而在野生蚊群中快速扩散并阻断疟疾传播，科学家希望借此从源头切断疟疾的传播链。

基因编辑的新时代已来临，但技术热潮之下，还要解决很多技术难题和伦理风险。基因编辑过程中如何克服脱靶效应和免疫反应等，仍需继续攻关。更关键的是，在基因编辑对象中，哪些能编辑、哪些不能编辑，这不只是科学问题，更是安全与伦理的底线。例如，在用于治疗严重疾病的体细胞编辑，与可能改变后代遗传信息的生殖系编辑之间，必须筑牢清晰的分界线。

自人类诞生以来，一直在努力“读懂”生命这本“说明书”；今天，我们开始尝试“校对”和“修改”其中的“错别字”。基因编辑带来生命科学的巨大飞跃，但它并不会赋予人类随意改造生命的特权，也不会让所有疾病一夜消失。它真正带给我们的，是医学从“对症治疗”迈向“对因治疗”的革命性跨越，让我们在面对曾让人束手无策的基因缺陷时，拥有了修正错误、恢复健康的技术手段。

（作者为中国科学技术大学生命科学与医学部副教授、中国科协科普专业研究员）

来源：人民日报

作者: 李旭