《Cell》碱基编辑可以纠正罕见免疫缺陷

　　加州大学洛杉矶分校领导的一项新的研究表明，先进的基因组编辑技术可以用于罕见而致命的遗传疾病CD3 delta严重联合免疫缺陷症的一次性治疗。

　　

               

加州大学洛杉矶分校领导的一项新的研究表明，先进的基因组编辑技术可以用于罕见而致命的遗传疾病CD3 delta（δ）严重联合免疫缺陷症的一次性治疗。这种情况也被称为CD3 δ SCID，是由CD3D基因突变引起的，它阻止了CD3 δ蛋白的产生，而CD3 δ蛋白是血液干细胞正常发育T细胞所必需的。

如果没有T细胞，患有CD3 δ SCID的婴儿无法抵抗感染，如果不治疗，通常会在出生后的两年内死亡。目前，骨髓移植是唯一可行的治疗方法，但这一过程存在重大风险。在《Cell》杂志上发表的一项研究中，研究人员表明，一种名为碱基编辑的新基因组编辑技术可以纠正血液干细胞中导致CD3 δ SCID的突变，并恢复它们产生T细胞的能力。这种潜在的治疗方法是Donald Kohn博士和Gay Crooks博士实验室合作的结果，他们都是加州大学洛杉矶分校伊莱和埃迪·布罗德再生医学和干细胞研究中心的成员，也是这项研究的通讯作者。

Kohn的实验室之前已经成功开发了几种免疫系统缺陷的基因疗法，包括其他形式的SCID。在加拿大阿尔伯塔儿童医院研究所(Alberta Children’s Hospital Research Institute)的儿科血液学家和免疫学家Nicola Wright博士的要求下，他和同事们将注意力转向了CD3 δ SCID，她为患者寻找了更好的治疗选择。CD3 δ SCID在加拿大和墨西哥之间迁移的门诺社区中普遍存在。Wright说:“因为在墨西哥新生儿没有接受SCID筛查，我经常看到婴儿被诊断得很晚，回到加拿大时病得很重。”当Kohn向他的实验室提出Wright的要求时，当时加州大学洛杉矶分校(UCLA)的一名研究助理，在大四结束时加入了实验室的Grace McAuley提出了一个大胆的想法。“Grace建议我们尝试碱基编辑，这是我的实验室以前从未尝试过的一项非常新的技术，”Kohn说。

碱基编辑是一种超精确的基因组编辑形式，使科学家能够纠正DNA中的单字母突变。DNA由四种化学碱基组成，分别是A、T、C和G;这些碱基组合在一起，形成DNA双螺旋阶梯结构中的“梯级”。虽然其他基因编辑平台，如CRISPR-Cas9，会切断染色体的两条链来改变DNA，但碱基编辑会用化学方法将一个DNA碱基字母变成另一个碱基字母，例如，将A变成G，从而使染色体完整无损。“当时我的碱基编辑不起作用，”McAuley说。“但我一直在向前推进。我的目标是在尽可能安全的情况下，帮助这种疗法尽快进入临床。”

McAuley联系了布罗德研究所的David Liu，他是碱基编辑的发明者，就如何评估该技术在这种特殊用途上的安全性提出了建议。最终，McAuley发现了一个碱基编辑器，它在纠正致病基因突变方面非常有效。由于这种疾病极其罕见，为加州大学洛杉矶分校的研究获取患者干细胞是一项重大挑战。当Wright向研究人员提供了一位正在接受骨髓移植的CD3 δ SCID患者捐献的血液干细胞后，该项目得到了推动。碱基编辑器在三个实验室实验中平均校正了近71%的患者干细胞。

接下来，McAuley与加州大学洛杉矶分校的风湿病临床讲师Gloria Yiu博士合作，测试经过校正的细胞是否能产生T细胞。Yiu使用了人造胸腺类器官，这是由Crooks实验室开发的干细胞来源的组织模型，模拟了人类胸腺的环境——血液干细胞变成T细胞的器官。当校正后的血液干细胞被引入人造胸腺类器官时，它们产生了功能完全和成熟的T细胞。

“因为人造胸腺类器官如此有效地支持成熟T细胞的发育，这是理想的系统，表明对患者干细胞的碱基编辑可以修复这种疾病中出现的缺陷，”Yiu说，他也是该研究的共同第一作者。

作为最后一步，McAuley通过将这些干细胞移植到小鼠体内来研究它们的寿命。经过校正的细胞在移植后四个月仍然存在，这表明碱基编辑已经纠正了真正的、自我更新的血液干细胞的突变。研究结果表明，经过校正的血液干细胞可以长期存在，并产生患者健康生活所需的T细胞。病理学和检验医学教授Crooks说:“这个项目是团队科学的一幅美丽画面，临床需求和科学专业知识相结合。每个团队成员都在这项工作的成功中发挥了至关重要的作用。”

该研究团队目前正在与Wright合作，研究如何将这种新方法应用于加拿大、墨西哥和美国的CD3 delta SCID婴儿的临床试验本文中描述的治疗方法仅用于临床前试验，尚未在人体中进行测试，也未被食品和药物管理局批准安全有效地用于人体。