研究人员优化了SCD和β地中海贫血的基因编辑
Dana-Farber/波士顿儿童癌症和血液疾病中心和马萨诸塞大学医学院的研究人员开发了一种治疗两种最常见的遗传性血液病——镰状细胞病和β地中海贫血的策略，将CRISPR-Cas9基因编辑应用于患者自己的血液干细胞。本周将在自然医学以及该杂志1月份的一篇报告血他们的方法克服了之前的技术挑战，比过去更有效地编辑血液干细胞。
这两项研究表明，经过基因编辑的细胞产生了经过基因校正的细胞红细胞产生功能性血红蛋白。
“我们认为我们的工作确定了一种策略，可以治愈常见的血红蛋白疾病，”Daniel Bauer医学博士说，他是Dana-Farber/Boston Children's的主治医生，也是这两篇论文的资深作者。“基因编辑与自体干细胞移植相结合可能是一种治疗方法镰状细胞病，beta-thalassemia以及其他血液疾病。”
根据世界卫生组织的数据，镰状细胞病和乙型地中海贫血每年共同影响全球33.2万例怀孕或分娩。这两种疾病都涉及到β球蛋白基因的突变。在乙型地中海贫血中，突变会阻止红细胞产生足够的携氧血红蛋白分子，从而导致贫血。在镰状细胞病中，这种突变导致血红蛋白改变形状，使红细胞扭曲成僵硬的“镰状”形状，堵塞血管。
更高效的编辑
的自然医学这项研究使用了CRISPR-Cas9技术，特别是由马萨诸塞大学医学院Scot Wolfe博士领导的团队对Cas9蛋白进行了修饰，以优化基因编辑。在以前编辑人类血液干细胞和祖细胞基因组的尝试中，一旦细胞植入骨髓，编辑的效率、特异性和长期稳定性都有所不同。这项新技术提高了编辑的针对性和持久性。
“高效编辑血液干细胞群(理想情况下接近100%)对于实现持久的治疗至关重要治疗效果马萨诸塞大学医学院分子、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，朝着这一目标的进展一直在推进。我的研究团队与Bauer实验室合作，专注于提高CRISPR-Cas9技术的传递和核进入效率，以实现对整个血液干细胞群的几乎完全的治疗性编辑。”
鲍尔的团队使用这种策略进行了高度针对性的编辑。波士顿儿童医院之前的研究表明，使一种名为BCL11A的基因失活可以使红细胞在出生后继续产生胎儿形式的血红蛋白。胎儿血红蛋白不会镰刀状，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靶点:BCL11A的一种基因增强子，它只在红细胞中活跃。
“有了我们新的非常有效的协议，我们几乎可以编辑所有的BCL11A增强子血液干细胞我们收集，克服了编辑这些细胞的一些技术挑战，”鲍尔说。“在我们的实验中，超过95%的增强子序列副本以我们预期的治疗方式发生了改变。”
该策略使携带镰状细胞病患者血液干细胞的小鼠产生含有足够胎儿血红蛋白的红细胞，以防止细胞镰状。研究小组发现，这些经过基因编辑的细胞被注入血液，植入骨髓，产生了经过基因编辑的红细胞。后来，当从这些小鼠中分离出血液干细胞并移植到其他小鼠中时，这些细胞再次移植，仍然携带治疗基因的变化。
应用于乙型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。
另一项研究发表在血该公司使用了类似的基因编辑方案来靶向涉及剪接突变的β -地中海贫血，剪接突变是β -珠蛋白基因附近DNA片段的错误，改变了基因如何被读取来组装β -珠蛋白。在这项研究中，9名地中海贫血患者捐献了他们的细胞，这些细胞在培养皿中被处理。对于一些患者，马萨诸塞大学的研究小组生产了一种不同的酶Cas12a，以更有效地靶向他们的突变。CRISPR系统有效地编辑并恢复了每个患者血细胞中β -球蛋白蛋白的正常剪接。
为临床试验做准备
研究人员正在采取措施将他们的BCL11A增强子编辑策略应用于临床。他们正在开发一种临床级的、扩大规模的细胞产品制造方案，并进行FDA监管批准所需的安全性研究。他们计划从国家心肺血液研究所的治疗镰状细胞计划中寻求资金，以在患者中启动临床试验。
丹娜-法伯/波士顿儿童医院已经开始了基因治疗的临床试验镰状细胞病．这种方法通过暴露患者的血干来增加胎儿血红蛋白的产生细胞变成一种携带指令的慢病毒，它可以敲掉红色的BCL11A基因血细胞的前体。
鲍尔认为，两种方法都要坚持，这很重要。他说:“这些情况是非常常见的遗传疾病，在世界上资源相当有限的地区尤其常见。”“因此，我们需要一套广泛的治疗方案，让尽可能多的患者获得治疗。”
丹娜-法伯/波士顿儿童医院的吴宇轩和曾晶是该研究的共同第一作者自然医学纸;鲍尔是通讯作者。Dana Farber/Boston Children's的许淑倩(Shuqian Xu)是该研究的第一作者血纸;鲍尔和沃尔夫是共同通讯作者。
这项工作得到了波士顿儿童医院转化研究项目、美国国立卫生研究院(NHLBI、NHGRI、NIAID、NIGMS、NIDDK)、蓝鸟生物、哈佛干细胞研究所、圣裘德儿童研究医院合作研究联盟、巴勒斯威康基金会、美国血液学会和多丽丝杜克慈善机构、查尔斯H.胡德和库利贫血基金会的支持。
波士顿儿童医院(Boston Children's Hospital)是蓝鸟生物(bluebird bio)的股东之一，几位作者已经申请了与治疗性基因编辑相关的专利。
如果正在研究的技术被证明是有益的，波士顿儿童医院可能会获得经济利益。在所有的研究中，医院已经并将继续采取一切必要的措施，以确保研究对象的安全，以及本次研究获得的信息的有效性和完整性。
进一步探索
