基因組編輯為罕見病帶來希望

　　對于患有重癥聯合免疫缺陷（SCID）的嬰幼兒來說，一個簡單的感冒或耳部感染都可能是致命的。他們出生時就具有一個不完整的免疫系統，也被稱為“泡泡男孩”或“泡泡寶寶”，即使很最溫和的細菌他們也不能抵御。他們通常生活在無菌的、孤立的環境以避免感染，即便這樣，大多數患者都不會活過一年或兩年。這是因為在SCID患者骨髓中的干細胞攜帶一個基因突變，可阻止他們發育出關鍵的免疫細胞——稱為T細胞或自然殺傷（NK）細胞。

　　現在，美國索爾克生物研究所的研究人員找到了一種方法，首次將來自X-連鎖SCID患者的細胞轉化為干細胞樣狀態，修復基因突變，并在實驗室中促使修復的細胞成功產生NK細胞。

　　這一新技術的成功指出了一種可能性，即將這些調整過的細胞植入到患者體內產生免疫系統。相關研究結果發表在三月十二日的《Cell Stem Cell》，雖然這項新研究是初步性的，但它可以提供一種侵入性更小的和更有效的方法（與目前的選項相比）。

　　本文資深作者、索爾克生物研究所和美國癌癥協會分子生物學教授Inder Verma說：“這項工作展示了一種新的方法，可以為這種疾病帶來更有效和更少侵入性的療法。它還有可能為其他致命而罕見的血液疾病治療奠定基礎。”

　　治療SCID，以前的嘗試包括骨髓移植或基因治療，或者兩者結合。在始于上世紀90年代的一項有前途的臨床試驗中，研究人員“劫持”病毒機械進入患者的骨髓，并提供新細胞生長所需的基因。雖然這種基因治療最初治愈了疾病，但是基因的人工添加最終在一些患者中導致了白血病。此后，也有研究人員開發出其他基因治療方法，但這些方法通常適合于較溫和形式的疾病，而且需要骨髓移植，這對危重新生兒來說是一個艱難的過程。

　　為了獲得新的方法，索爾克研究小組從一名已故的澳大利亞患者獲取到了骨髓樣本。使用這個小樣本，該研究小組通過三個步驟開發了這種新方法。首先，他們將患者細胞恢復為誘導多能干細胞（iPSCs）——如胚胎干細胞，具有成為任何類型組織的能力，對再生醫學具有巨大的潛力。

　　本文第一作者、索爾克研究所博士后Amy Firth解釋說：“我們一旦有病人來源的干細胞，就可以去除基因突變，基本上修復細胞。”

　　第二個創新是，研究人員利用新的基因編輯技術，糾正對這些iPSCs中的SCID相關遺傳缺陷。為了去除突變，研究者使用一種稱為TALEN的技術（類似于知名的CRISPR方法）。這組酶作為基因的分子剪刀，可讓研究人員剪掉一個基因，并用其他堿基對替換構成DNA的堿基對。

　　本文第一作者、索爾克研究所博士后Tushar Menon說：“不同于傳統的基因治療方法，我們不是把一個全新的基因注入患者，這會導致不必要的副作用。我們利用基于TALEN的基因組編輯，改變一個基因中的僅僅一個核苷酸，來糾正缺陷。這一技術真的是非常精確。”

　　這項工作的第三步是，促使細胞增殖成為重要的免疫系統細胞——這不是一件容易的事，但是可以提供一種可能無限的供應，可以每隔一段時間移植回患者體內。為此，研究人員與加利福尼亞大學洛杉磯分校的科學家合作，使用營養物質和其他因素的混合物，誘導iPSCs產生NK細胞。

　　他們成功了。這些修復的培養皿細胞（cells-in-a-dish）確實發展出了成熟的NK細胞。

　　接下來，該研究小組再生了其他重要的免疫成分——T細胞。到目前為止，他們已經促使iPSCs轉換為T細胞的前體，但是一直未能誘導它們成熟。

　　Verma說：“最終，我們希望這些努力將帶來該領域的‘圣杯’：制備來自iPSCs的干細胞，能夠產生所有類型的血細胞和免疫細胞。”能夠生成修復的血液干細胞本身，可能會產生一種一次性的療法，最終將在患者整個生命過程中補充功能性細胞。

　　Firth說：“我們這種方法，可以作為一種侵入性較小的治療方法，并容易擴大數量規模。使用患者來源細胞作為治療方法的另一個好處是，患者身體通常不會排斥它們（不同于供體組織）。”