單純皰疹病毒（HSV）是人類最常見的病原體之一，也是至今仍未被攻克的一道醫學難題，既無疫苗可用，也無藥物可以根治。HSV包括HSV-1和HSV-2兩種血清型，其中，HSV-1的感染可引起多種疾病，包括眼角膜感染引起的皰疹性基質性角膜炎（HSK），後者是導致感染性失明的首要原因。雖然部分病毒性角膜炎患者能通過接受角膜移植恢復透明，但HSV-1在角膜上皮原發性感染並生產複製後，會通過眼神經逆行到達三叉神經節，在那裡建起一個病毒貯庫。一旦重新激活，疾病便會復發和惡化。據估計，全球每年有150萬例角膜HSV復發病例，至少造成4萬人失明。
HSV病毒
那麼，能否在確保安全的基礎上直接降解病毒的基因組，甚至從根源上「剔除」潛伏的HSV？
上海交通大學系統生物醫學研究院蔡宇伽教授和復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院洪佳旭副主任醫師通力合作，在全球首創了新的基因治療遞送載體，利用該技術治療病毒性角膜炎，在小鼠模型中成功將潛藏在神經節的HSV-1病毒庫清除。這一在基因編輯治療領域的突破性成果及操作技術，近日在國際頂尖學術期刊《自然-生物醫學工程》（Nature Biomedical Engineering）和《自然-生物技術》（Nature Biotechnology ）雜誌上接連發表，為難治性病毒性角膜炎患者帶來了重獲光明的新機。
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新遞送載體，突破基因編輯治療最大技術瓶頸
近30年來，基因編輯技術的發展為很多疾病的治療帶來了新的可能。要通過精確的基因編輯治療疾病，既需要合適的基因編輯工具，也需要高效且瞬時的遞送技術，將工具準確地引導至作用靶點。目前，相對於基因編輯工具的快速進化，遞送技術的發展卻很緩慢而困難。蔡宇伽和洪佳旭研究團隊瞄準這一問題，利用基因編輯和遞送技術的融合，發明了原創性基因治療遞送載體——類病毒體-mRNA（VLP-mRNA）。作為一種慢病毒載體，它可以高效感染幾乎所有的細胞，而其中的非病毒成分mRNA又具備瞬時性的特點。該技術解決了讓基因編輯體細胞治療的最大技術瓶頸，有望打通基因編輯體內治療的「最後一公裡」。
利用這一遞送技術，研究團隊進行了CRISPR基因編輯治療病毒性角膜炎的臨床前研究，在急性和復發感染的小鼠模型中實現了從角膜到三叉神經節的逆行運輸，終於將潛藏在神經節的HSV-1病毒庫清除。
「HELP」在病毒感染模型上的治療效果展示
為了證明治療技術的抗病毒效果，研究團隊採用了預防型、治療型和復髮型三種不同的小鼠HSV感染模型。在三種模型上，HSV-1的複製均得到有效阻止，防止了皰疹性基質性角膜炎的發生。此外，研究者利用捐獻者角膜，也觀察到該技術可以有效地清除HSV-1病毒。
該項治療技術的英文全稱是「HSV-1-Erasing Lentiviral Particles」。研究團隊因此將其命名為「HELP」，即「幫助」，期待這種全新的抗病毒療法能夠幫助難治性病毒性角膜炎患者，讓他們重獲光明。
「從0到1」的創新突破，瞄準了皰疹病毒「潛伏庫」
隨著基因編輯工具的不斷發展，如何將這些工具更好地遞送進入病灶內，並降低這些工具在細胞中產生的長期風險，是基因治療領域日益凸顯的新挑戰。蔡宇伽和洪佳旭研究團隊開發的新技術，將病毒顆粒（VLP）和基因編輯工具的遞送相結合，在病毒性角膜病動物模型中實現了有效且安全的基因編輯。
作為我國首個基因治療方面的原創性抗病毒新技術，HELP技術可最大限度地降低脫靶風險，減少免疫反應。「該技術不僅解決了傳統遞送平臺存在的尺寸限制，且將基因編輯工具的表達載體由長期存在的DNA替換成了瞬時表達的mRNA，極大地提高了工具使用的靈活性和安全性。」該成果的特邀評論員、阿斯利康（瑞典）基因治療項目高級科學家李松沅博士說。
病毒性角膜炎並非無藥可醫，但無論是阿昔洛韋（ACV）等小分子抗病毒藥物還是角膜移植，都無法對潛伏的皰疹病毒庫起到任何限制作用，使其成為難以根治之症。該項研究便為治療此類頑疾提供了全新的解決思路。中山大學中山眼科中心副主任袁進教授認為，將基因編輯運用於單皰病毒性角膜炎的治療，是「從0到1」的創新突破。各項試驗結果都有力地支持了HELP作為一種新型抗病毒療法的臨床潛力，將幫助體內基因編輯治療時代真正到來，為無藥可治和有藥難治的遺傳性、獲得性及感染性疾病的患者帶來新的希望。
通訊作者洪佳旭（左）和蔡宇伽共同解答記者提問
基礎研究與臨床醫療攜手，造福患者
從事基礎研究領域的蔡宇伽教授與立足臨床診治的洪佳旭副主任醫師的合作，緣於2019年一場學術論壇上的交流。深耕基因編輯領域數年的兩人互取優勢，考慮到眼部器官的相對獨立性、病毒性角膜炎的無法治癒性和疾病與技術的適配性，研究團隊將合作聚焦於此。目前，在復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院倫理委員會的論證及許可下，洪佳旭團隊正在主持開展基於本項技術的初期可控的臨床應用研究，未來或將應用拓展至其他遺傳性眼科疾病的治療。
復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院是國家衛健委所屬唯一一所三甲眼耳鼻喉專科醫院，70%的患者來自全國各地，疑難雜症佔比高。院長周行濤表示，該院「十四五」期間將堅持科研創新，為上海亞洲醫學中心城市建設貢獻力量。上海交通大學系統生物醫學研究院院長韓澤廣表示，研究院將致力於多學科交叉的基地建設，希望建設成為支撐上海乃至全國高水平生物醫學研究的一個高地，成為新型重大疾病預測預防和治療策略方法的策源地。
（圖片由復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院提供）