研究人员优化了SCD和β地中海贫血的基因编辑

Dana-Farber /波士顿儿童癌症与血液疾病中心和马萨诸塞大学医学院的研究人员制定了一项治疗两种最常见遗传性血液疾病的策略 - 镰状细胞病和β地中海贫血 - 应用CRISPR-Cas9基因编辑对患者自己的血液干细胞。本周在“自然医学”和“血液”杂志的1月份报告中描述了他们的方法克服了先前的技术挑战，比过去更有效地编辑血液干细胞。

这两项研究表明，基因编辑的细胞产生基因修正的红细胞，产生功能性血红蛋白。

“我们认为我们的工作定义了一种可以治疗常见血红蛋白疾病的策略，”医学博士，医学博士，Dana-Farber /波士顿儿童博士和两篇论文的资深作者，医学博士Daniel Bauer说。“将基因编辑与自体干细胞移植相结合可能是治疗镰状细胞病，β-地中海贫血和其他血液疾病的一种疗法。”

根据世界卫生组织的统计，镰状细胞病和β-地中海贫血症每年在世界范围内影响332,000个概念或分娩。这两种疾病都涉及β珠蛋白基因的突变。在β-地中海贫血中，突变阻止红细胞产生足够的携氧血红蛋白分子，导致贫血。在镰状细胞病中，突变导致血红蛋白改变形状，扭曲红细胞变成僵硬的“镰刀”形状，阻塞血管。

更有效的编辑

在自然医学研究使用CRISPR-Cas9技术，由苏格兰人沃尔夫博士在麻省大学医学院领导的研究小组修改特别是Cas9蛋白优化基因编辑。在先前编辑人血液干细胞和祖细胞的基因组的尝试中，一旦细胞植入骨髓中，编辑的效率，特异性和长期稳定性就会发生变化。这项新技术改进了编辑的定位和持久性。

“高效编辑血液干细胞群 - 理想情况下接近100% - 对于为患者实现持久的治疗效果至关重要，”麻省大学医学院分子，细胞和癌症生物学系教授沃尔夫说。 。“通过科学界多个实验室的贡献，实现这一目标的进展。我的研究团队与Bauer实验室合作，致力于提高CRISPR-Cas9技术的交付和核进入效率，实现近乎完整整个血液干细胞群的治疗性编辑。“

鲍尔的团队使用该策略进行高度针对性的编辑。之前波士顿儿童医院的研究表明，灭活一种名为BCL11A的基因可以使红细胞在出生后继续产生胎儿形式的血红蛋白。胎儿血红蛋白不镰状，可以代替有缺陷的“成人”血红蛋白。最近，鲍尔发现了一个更安全的目标：BCL11A的遗传增强剂，仅在红细胞中有活性。

“通过我们新的非常有效的方案，我们可以在我们收集的几乎所有血液干细胞中编辑BCL11A增强子，克服编辑这些细胞的一些技术挑战，”Bauer说。“在我们的实验中，超过95%的增强子序列拷贝以我们期望的治疗方式改变。”

该策略使携带镰状细胞病患者的血液干细胞的小鼠能够产生具有足够胎儿血红蛋白的红细胞，以防止细胞镰状细胞。研究小组发现，基因编辑的细胞被注入血液中，植入骨髓并产生基因修正的红细胞。之后，当从这些小鼠中分离血液干细胞并移植到其他小鼠中时，细胞再次移植，仍然携带治疗基因的变化。

应用于β-地中海贫血患者的血液干细胞，同样的策略恢复了构成血红蛋白的珠蛋白链的正常平衡。

发表在血液中的另一项研究使用类似的基因编辑方案来靶向β-地中海贫血的形式，其涉及剪接突变 - 在β-珠蛋白基因附近的DNA位错误，其改变基因被读出以组装β-的方式珠蛋白。在这项研究中，9名患有β地中海贫血的患者捐赠了他们的细胞，这些细胞在一个培养皿中进行操作。对于一些患者，麻省大学的团队生产了一种不同的酶Cas12a，以更有效地靶向其突变。CRISPR系统有效地编辑并恢复了来自每个患者的血细胞中β-珠蛋白的正常剪接。

为临床试验奠定基础

研究人员正在采取措施将BCL11A增强剂编辑策略带到诊所。他们正在开发一种临床级，按比例扩大的细胞产品制造协议，并进行FDA批准的必要安全性研究。他们计划从国家心脏，肺和血液研究所的Cure Sickle Cell计划中寻求资金，以便为患者开展临床试验。

Dana-Farber / Boston Children's已经开始进行镰状细胞病基因治疗的临床试验。该方法通过将患者的血液干细胞暴露于携带指令以敲除红细胞前体中的BCL11A基因的慢病毒来增加胎儿血红蛋白的产生。

鲍尔认为继续追求这两种方法很重要。“这些疾病是非常常见的遗传性疾病，特别是在世界上资源非常有限的地区，”他说。“因此，我们需要一系列广泛的治疗选择，以便为尽可能多的患者提供治疗。”

Dana-Farber / Boston Children的Yuxuan Wu和Jing Zeng是Nature Medicine论文的共同第一作者;鲍尔是通讯作者。Dana Farber / Boston Children的徐淑倩是血纸的第一作者;鲍尔和沃尔夫是共同作者。

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