2016年从基因治疗到眼部组织修复领域涌现出众多重要的研究突破。2016年有许多关于这些令人兴奋成就的报道。
基因治疗：确保精确
对基因组精确编辑的能力促使研发者为难以治愈的家族遗传病开发新的治疗途径，让细胞对感染和其他适应症产生抵抗力。哈佛医学院的研究人员通过产生具有高特异性核酸酶的方法一步步接近这一目标。
酿脓链球菌CRISPR相关蛋白9核酸酶（SpCas9）可与短导RNAs(sgRNAs)组合进行基因组编辑。这些sgRNAs与靶向互补，可定位DNA分子的核酸酶，在那里可通过特异性和非特异性的接触进行连接。然而，临床使用这种技术的一个限制是核酸酶可以在与设计靶位类似的位点，切除基因组非特异性序列，这表明其临床使用性可能是不安全的。通过以往克服SpCas9意外性质的方法，已经从其他微生物中，确定CRISPR效应物核酸酶，如2015年一篇论文中提到的核酸酶Cpf1家族。
在这一研究中，研究人员推测，非特异性切割可能是由于核酸酶与非特异性靶向结合太紧密的原因。为了解决这个问题，他们做了一个核酸酶突变体，突变体与非特异性靶向的结合效率较低。在人类细胞中进行的各种sgRNAs试验表明，该突变核酸酶仍能够切除超过85%的试验靶向，使用该核酸酶，没有发现非特异性切割的现象。这将使用于治疗的核酸酶更安全，也表明了研究人员未来进一步优化核酸酶的一个方向。
免疫治疗领域
某些类型的T细胞在临床试验中表现出前所未有的成功。在一种方法中，T细胞通过编辑内源性T细胞受体或添加外源性嵌合抗原受体（CAR）进行基因工程编辑，从而识别肿瘤细胞表面相关抗原，但往往导致不良反应，因为这些抗原大多也在正常细胞表达。
2016年报道了一种改善CAR治疗的新方法。该方法依赖于一个进化保守的途径，Notch受体通过转录激活作用，协调中胞外诱因，从而作为细胞决策一个自然逻辑门。研发者通过构造合成调节回路利用这一特征，在识别肿瘤细胞的抗原1的基础上合成Notch受体(SynNotch)，在调节回路中转基因T细胞激活肿瘤抗原2特异性CARs转录。这种组合调控，称为“门”的布尔逻辑，可以限制T细胞只杀死既表达肿瘤抗原1（由SynNotch检测）又表达肿瘤抗原2（由CAR检测）的靶向细胞。这种方法可能增加选择性和减少这种疗法的毒性。在肿瘤小鼠中，在表达两种靶向抗原的细胞中检测出SynNotch T细胞，而不影响控制只有一种抗原表达的细胞中没有检测出SynNotch T细胞。
Notch信号的模块化特性使其激活能够与多种机体反应联系起来。在后续的研究中，研究显示SynNotch T细胞可以分化为所需的效应类型或生产选择细胞毒性分子，抗体，细胞因子佐剂。这些反应是由独立于内源性T细胞途径之外的合成结构控制。
原则上，SynNotch T细胞可以用于对抗病毒感染、细胞自体反应或其他不正常的细胞功能，这样就扩大了其癌症以外的潜在应用范围。然而，临床应用还需要进一步的优化。
抗感染领域：HIV抗体蓝图
全世界有超过3600万人感染艾滋病毒，其中200万多人为2015年新发感染。开发预防艾滋病毒感染的疫苗，在全球具有优先权。由于病毒可迅速逃脱免疫反应，传统疫苗在很大程度上是不成功的。近年来，在艾滋病患者检出的广泛性中和抗体（bNAbs），促使研究者努力尝试利用基因工程免疫原激发出广泛性中和抗体（bNAbs）。但这个过程是复杂的，因为这些bNAbs前体不能与HIV结合。
在一个基因工程的项目中，研究者发现，通过依次修改基于HIV包膜蛋白（Env）的抗原实现序贯免疫，小鼠可产生对抗难以中和的二级病毒的HIV特异性bNAbs。使用可以表达人类bNAb的前体（即PGT121前体）的转基因小鼠，研究者发现使用单一包膜蛋白（Env）为基础的免疫原重复免疫，不能激发HIV bNAbs。当研究者先通过之前与PGT121前体结合的非原生包膜蛋白开始免疫过程，随后对鸡尾酒疗法中的免疫原，相继进行五次进一步的免疫过程，他们成功地诱导出可以产生广泛中和HIV的抗体成熟体。
虽然HIV bNAbs是由HIV阳性个体自然感染诱导的，但研究者的过程是通过免疫成功产生HIV bNAbs的第一步；虽然该策略直接用于临床太复杂，但其为如何通过基因工程修饰免疫原以获取免疫反应提供了蓝图，通过序贯给药，可以获取抗体的特异性和成熟体。
肿瘤领域：致命逃脱
在新陈代谢的多级步骤过程中，释放到血液中的肿瘤细胞必须突破血管内皮屏障，进入循环系统，到达新的组织。一项新的研究表明，肿瘤细胞通过诱导内皮细胞死亡，以精确组织他们在血管内的散布。
研究人员首次发现，当两种类型细胞共培养时，肿瘤细胞可诱导内皮细胞死亡。这种细胞死亡是由肿瘤细胞表面上的淀粉样前体蛋白（APP）实现，淀粉样前体蛋白（APP）可激活位于内皮细胞表面的一种叫作死亡受体6的蛋白（DR6），通过程序性细胞坏死途径导致细胞死亡。研究者之后发现这种关联在小鼠新陈代谢中的重要性：遗传学和药理学对于肿瘤细胞导致的内皮细胞坏死性凋亡的干扰，均可阻断肿瘤细胞进入血液在肺部形成转移灶的能力。
还需要进一步研究，以准确地了解内皮细胞死亡如何使肿瘤细胞穿过内皮屏障，以及这个过程如何影响人类癌细胞的转移扩散。
再生医学领域：细胞调节修复晶状体
利用内源性干细胞修复组织是再生医学的一个重要目标，因为这种方法避免免疫排斥反应或外源性干细胞或其衍生的组织形成肿瘤。这种方法的一个重要靶向是眼睛，因为晶状体上皮细胞（LEC）可以以促进增殖的方式来治疗白内障，白内障是世界上导致失明的主要原因。
在中国和美国相关组织的协作努力下，一项新的微创外科技术已经在兔子和猴子中进行，该研究可以治疗具有先天性白内障的人类婴儿，并大大减少并发症的发生。
试验在健康兔和猴中进行，该团队具有完善的手术方法，使用比标准外科手术要求更小的切口进入眼睛的晶状体（1–1.5毫米直径VS 6毫米），并将切口点对准晶状体的边缘。这样晶状体上皮组织损伤较少，可更好地保存晶状体上皮细胞（LEC）的数量，保障晶状体自然再生时间（兔子为7周，猴子为5个月）。
这种方法，如果转化到临床，将省去人工晶状体植入手术的需要，减少术后并发症的可能性，以及进一步修复的需要，包括目前护理标准中的矫正眼镜。事实上，当该机构对比了分别使用新手术方法和当前外科手术方案，对12例和25例小儿白内障进行治疗的情况，他们发现与现有手术方案相比，新的方法具有相似的视力改善程度，但并发症发生率较低。现有方案并发症发生率为92%，新外科手术方案并发症发生率为17%。
虽然这一结果对于小儿白内障来说前途光明，但这种方法是否也可用于老年性白内障尚不确定，因为该机构发现晶状上皮细胞的增殖数量随着年龄的增长而下降。
自身免疫性疾病领域：抗原特异性治疗
自身免疫性疾病患者数以百万计。但新药数量很少，特别是针对这些慢性衰弱疾病根源的抗原特异性药物。现在有两项新的研究提出了概念验证治疗，特异性消除攻击患者自身组织的淋巴细胞，同时也使免疫系统的其余部分保持完整。
寻常型天疱疮是一种罕见的大疱性疾病，由结合在皮肤蛋白桥粒芯糖蛋白3（Dsg3）抗体引起，来自宾夕法尼亚大学的研究人员在寻找寻常型天疱疮抗原特异性疗法方面，掀开肿瘤免疫治疗策略的新篇章。不用基因工程T细胞攻击肿瘤，取而代之他们设计基因工程T细胞攻击专门产生病理性自身抗体的B淋巴细胞。这样做，他们用Dsg3片段取代了肿瘤靶向嵌合抗原受体。基因工程T细胞表达嵌合抗体受体，从而抑制水泡寻常型天疱疮的小鼠模型中自身抗体的产生，以及起泡，但不损伤正常人类皮肤移植到小鼠。
在卡尔加里大学的一个研究小组采用了一种不同的方法：不是杀死自身反应性B淋巴细胞，而是提高调节性T淋巴细胞的活性。与同源抗原肽的T淋巴细胞–主要组织相容性复合体（MHC）慢性刺激物可以驱动这些细胞具有免疫抑制作用。鉴于此，科学家在Ⅱ类组织相容性复合体（MHC）上–装饰纳米粒子与各种可以刺激自身反应性T细胞肽。为Ⅰ型糖尿病小鼠全身注射上述纳米粒子，可导致释放免疫抑制性细胞因子T细胞的大量生成，从而导致血糖水平的恢复。治疗优势依赖于纳米粒子的持续注射和对免疫抑制细胞因子的检测。这些纳米粒子在Ⅰ型糖尿病患者和多发性硬化症以及类风湿性关节炎小鼠模型中的血细胞重建中具有类似的效果。
虽然这两项研究中，所研究的疾病不同，靶向淋巴细胞亚群不同，但最终目标一致，即从现有的广泛的免疫抑制疗法转向个性化、抗原特异性治疗方法。
肿瘤领域：受体突变
发生表皮生长因子受体（EGFR）突变的非小细胞肺癌患者往往可受益于酪氨酸激酶抑制剂，但是表皮生长因子受体（EGFR）的催化区发生的再次突变，往往再导致对治疗药产生抗药性，从而引起肿瘤复发。2016年有研究发现新一代表皮生长因子受体（EGFR）抑制剂特异性突变体。
美国学术与制药界合作，发现第一个变构表皮生长因子受体（EGFR）抑制剂，该抑制剂可抑制多种表皮生长因子受体（EGFR）突变体活性，从而直接阻断受体的催化作用。通过筛选近250万种化合物，研究者发现一种结合在受体突变体变构袋上的分子，该分子可以结合在不活跃区域而不干扰受体结合三磷酸腺苷的能力，也不会影响野生型受体。与可阻止受体二聚化的抗表皮生长因子受体（EGFR）抗体西妥昔单抗复方，该化合物可以缩小对现有药物有抗性的肿瘤。
变构抑制剂已经长期被使用，但这项研究提供了第一个选择性抗临床EGFR突变的案例，并打开类似物对抗癌症的其他激酶突变体研发之门。
神经系统领域：解析突触剪切
经典的补体级联反应是一种免疫信号反应系统，可以帮助清除体内病原体，死亡细胞和胞外残片。经典补体级联反应已经被证明通过用吞噬性小神经胶质标记清除作用所需特异性突触，能够影响中枢神经系统中神经回路的发育和重塑。对补体系统的研究能否对神经疾病的研究产生影响以及如何影响还不清楚，2016年发表的3项研究结果，则揭示了补体介导的突触清除对神经精神病学疾病及神经退行性疾病的影响。
Broad 研究所的斯坦利精神疾病研究人员，经过对精神病遗传学基础上进行的生物学调查发现，补体4基因（C4）的结构突变体与主要组织相容性(MHC)和精神分裂症之间的联系相关（Nature 530,177-183,2016）。研究人员发现，C4A突变体在精神分裂症患者脑部组织中上调表达。C4蛋白存在于神经细胞的突触中，表明引起C4上调表达的基因突变也许导致了过量的突触剪切，这完美解释了精神分裂症的神经病理学。
斯坦利研究中心研究人员的另一项工作发现：补体信号和吞噬性小神经胶质细胞与阿尔茨海默病小鼠模型中早期的突触缺失相关（Science 352,712-716,2016）。补体成分C1q在阿尔茨海默病小鼠模型的大脑中病理学斑块积累之前上调表达，从而导致突触被激活的神经小角质细胞清除。因此，敲除补体成分C1q或C3可改善突触剪切，减少突触功能障碍。
类似的，加利福尼亚大学的研究人员也报道，C1qa可促进神经退行性疾病额颞叶痴呆转基因小鼠模型的小神经角质细胞依赖性突触剪切，C1qa和C3b在该疾病人类患者脑组织和脑脊液中上调表达。总之，这三个研究表明，补体介导的突触消除，在不同的神经退行性疾病和神经精神疾病的发病机制中起关键作用。
（编译作者：王欣伊）