Nature Medicine | 付斌/吴宇轩/刘明耀/李大力报告世界首例基因编辑治疗β0/β0型重度地贫患儿的临床结果

基因编辑破坏+58 BCL11A红系增强子的GATA1结合位点可诱导γ-珠蛋白表达，这是缓解HBB基因突变引起的β-血红蛋白病的有前景的治疗策略。

2022年8月4日，中南大学付斌，华东师范大学吴宇轩，刘明耀和李大力共同通讯在Nature Medicine 在线发表题为“CRISPR–Cas9-mediated gene editing of the BCL11A enhancer for pediatric  β0/β0 transfusion-dependent β-thalassemia”的研究论文，该研究报告了一项正在进行的 1/2 期试验 (NCT04211480) 的初步结果，该试验评估了输血依赖性 β-地中海贫血 (TDT) 儿童基因编辑治疗的安全性和有效性。该研究将 BCL11A 增强子编辑的自体造血干细胞和祖细胞移植到两名儿童中，一名携带 β0/β0 基因型，被归类为最严重的 TDT 类型。主要终点包括植入、总生存期和不良事件 (AE) 的发生率。

两名患者的多系移植临床表现良好，迄今为止所有 AE 均被认为与基因编辑无关，并在治疗后得到解决。次要终点包括实现输血独立性、骨髓细胞的编辑率和血红蛋白 (Hb) 浓度的变化。两名患者在治疗后超过 18 个月实现了输血独立，他们的 Hb 从筛选时的 8.2 和 10.8 g dl-1 分别增加到最后一次访问时的 15.0 和 14.0 g dl-1。移植后第9个月时的骨髓细胞中的编辑率分别为85.46%和89.48%。对编辑的外周血单核细胞中单细胞转录组和插入缺失模式的探索性分析显示该疗法没有明显的副作用。 

总之，该研究提供了可以实现 CRISPR/Cas9 编辑的自体HSPC的移植和长期植入的原理证明，并且证实了胎儿血红蛋白水平的持续升高足以改善输血依赖性β-地中海贫血，即使对于β-珠蛋白链生成完全受抑制的  β0/β0 基因型也是如此。

β-地中海贫血是一种遗传性溶血性疾病，在世界范围内普遍流行，是最常见的单基因疾病之一。编码血红蛋白 A (HbA) 的 β 亚基的 HBB 基因中的 200 多个突变导致 β-地中海贫血。这些突变可导致 Hb 合成的 β 链减少 ( β+) 或丢失 ( β0)，从而导致构成 Hb 的 α 链和 β 链珠蛋白的比例失衡，红细胞 (RBC) 生成中断、慢性溶血和小细胞性贫血。由于严重缺乏功能性β-珠蛋白，相当一部分患者需要定期输血才能存活，从而导致TDT。

由于血液资源有限且铁螯合剂成本高昂，中国 TDT 患者的存活率远低于发达国家（中国约1%年龄>20 岁，约55%年龄>30 岁在英国）。由于铁过载等病情恶化，即使是剩下的 1% 的患者也不符合造血干细胞移植的条件。在包括中国在内的许多发展中国家，儿童的生存率更高。由于儿童和青少年患者对造血干细胞移植（HSCT）的治疗相关毒性具有更好的耐受性，符合条件的患者应尽早（2-7岁）接受HSCT。对于发展中国家和欠发达地区儿童未得到满足的医疗需求，探索基因编辑治疗儿童 TDT 至关重要且紧迫。

在一些β-地中海贫血患者中，胎儿Hb（HbF）持续表达至成年（例如HbF的遗传性持续存在）可以缓解贫血症状，这表明使用HbF替代功能受损的HbA可能是一种可行的治疗β-地中海贫血方法。全基因组关联研究和动物实验证实了BCL11A对γ-珠蛋白表达的负调控作用。Cas9：单向导 (sg)RNA 核糖核蛋白 (RNP) 介导的 +58 BCL11A 红系增强子 GATA1 结合位点的破坏导致 BCL11A 表达降低和胎儿 γ-珠蛋白的诱导，这是一种可行的治疗策略用于治疗β-地中海贫血和镰状细胞病。

最近，两项临床研究的结果表明，基因编辑或慢病毒小发夹 (sh)RNA 下调 BCL11A 可成功诱导 HbF 表达，从而治愈  β0/β+ TDT 和镰状细胞病。然而，尚不清楚 BCL11A 增强子编辑诱导的 HbF 是否足以治愈缺乏 β-珠蛋白链表达的最严重的  β0/β0 患者。在本研究中，将带有规则间隔短回文重复序列 (CRISPR)–Cas9 编辑的 BCL11A 增强子的自体造血干细胞和祖细胞 (HSPC) 移植到两名患有 β-地中海贫血的儿童（患者 1： β0/β0；患者 2 :  β+/β+)，导致持久的 HbF 诱导。

此外，该研究对外周血单个核细胞 (PBMC) 进行了单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq)，以全面分析由未经编辑或编辑的 HSPC 重组的血液谱系的转录组，表明 BCL11A 增强子编辑不会导致实质性非红细胞的转录变化。总体而言，该数据表明，即使对  β0/β0 地中海贫血患者，通过 CRISPR-Cas9 基因编辑重新激活 HbF 也具有治愈潜力。

华东师范大学生命科学学院吴宇轩教授、刘明耀教授和李大力教授为论文共同通讯作者。中南大学湘雅医院付斌教授、华东师范大学生命科学学院吴宇轩课题组廖娇阳博士和陈双红博士是本文的共同第一作者。中南大学湘雅医院为论文第一完成单位，华东师大为第二完成单位，研究过程中还得到了S. Siwko博士和哈佛医学院、波士顿儿童医院的D. E. Bauer博士的大力帮助。同时感谢参与本项研究的受试者及其家人的支持和配合。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41591-022-01906-z

转自： iNature

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