行业资讯 > 最新资讯 > 科研成果

Cell子刊:基因组编辑为罕见病带来希望

Cell子刊:基因组编辑为罕见病带来希望.jpg

对于患有重症联合免疫缺陷(SCID)的婴幼儿来说,一个简单的感冒或耳部感染都可能是致命的。他们出生时就具有一个不完整的免疫系统,也被称为“泡泡男孩”或“泡泡宝宝”,即使很最温和的细菌他们也不能抵御。他们通常生活在无菌的、孤立的环境以避免感染,即便这样,大多数患者都不会活过一年或两年。这是因为在SCID患者骨髓中的干细胞携带一个基因突变,可阻止他们发育出关键的免疫细胞——称为T细胞或自然杀伤(NK)细胞。


现在,美国索尔克生物研究所的研究人员找到了一种方法,首次将来自X-连锁SCID患者的细胞转化为干细胞样状态,修复基因突变,并在实验室中促使修复的细胞成功产生NK细胞。


这一新技术的成功指出了一种可能性,即将这些调整过的细胞植入到患者体内产生免疫系统。相关研究结果发表在三月十二日的《Cell Stem Cell》,虽然这项新研究是初步性的,但它可以提供一种侵入性更小的和更有效的方法(与目前的选项相比)。


本文资深作者、索尔克生物研究所和美国癌症协会分子生物学教授Inder Verma说:“这项工作展示了一种新的方法,可以为这种疾病带来更有效和更少侵入性的疗法。它还有可能为其他致命而罕见的血液疾病治疗奠定基础。”


治疗SCID,以前的尝试包括骨髓移植或基因治疗,或者两者结合。在始于上世纪90年代的一项有前途的临床试验中,研究人员“劫持”病毒机械进入患者的骨髓,并提供新细胞生长所需的基因。虽然这种基因治疗最初治愈了疾病,但是基因的人工添加最终在一些患者中导致了白血病。此后,也有研究人员开发出其他基因治疗方法,但这些方法通常适合于较温和形式的疾病,而且需要骨髓移植,这对危重新生儿来说是一个艰难的过程。


为了获得新的方法,索尔克研究小组从一名已故的澳大利亚患者获取到了骨髓样本。使用这个小样本,该研究小组通过三个步骤开发了这种新方法。首先,他们将患者细胞恢复为诱导多能干细胞(iPSCs)——如胚胎干细胞,具有成为任何类型组织的能力,对再生医学具有巨大的潜力。


本文第一作者、索尔克研究所博士后Amy Firth解释说:“我们一旦有病人来源的干细胞,就可以去除基因突变,基本上修复细胞。”


第二个创新是,研究人员利用新的基因编辑技术,纠正对这些iPSCs中的SCID相关遗传缺陷。为了去除突变,研究者使用一种称为TALEN的技术(类似于知名的CRISPR方法)。这组酶作为基因的分子剪刀,可让研究人员剪掉一个基因,并用其他碱基对替换构成DNA的碱基对。


本文第一作者、索尔克研究所博士后Tushar Menon说:“不同于传统的基因治疗方法,我们不是把一个全新的基因注入患者,这会导致不必要的副作用。我们利用基于TALEN的基因组编辑,改变一个基因中的仅仅一个核苷酸,来纠正缺陷。这一技术真的是非常精确。”


这项工作的第三步是,促使细胞增殖成为重要的免疫系统细胞——这不是一件容易的事,但是可以提供一种可能无限的供应,可以每隔一段时间移植回患者体内。为此,研究人员与加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家合作,使用营养物质和其他因素的混合物,诱导iPSCs产生NK细胞。


他们成功了。这些修复的培养皿细胞(cells-in-a-dish)确实发展出了成熟的NK细胞。


接下来,该研究小组再生了其他重要的免疫成分——T细胞。到目前为止,他们已经促使iPSCs转换为T细胞的前体,但是一直未能诱导它们成熟。


Verma说:“最终,我们希望这些努力将带来该领域的‘圣杯’:制备来自iPSCs的干细胞,能够产生所有类型的血细胞和免疫细胞。”能够生成修复的血液干细胞本身,可能会产生一种一次性的疗法,最终将在患者整个生命过程中补充功能性细胞。


Firth说:“我们这种方法,可以作为一种侵入性较小的治疗方法,并容易扩大数量规模。使用患者来源细胞作为治疗方法的另一个好处是,患者身体通常不会排斥它们(不同于供体组织)。”


原文链接:Lymphoid Regeneration from Gene-Corrected SCID-X1 Subject-Derived iPSCs


相关阅读:

Cell子刊:病毒DNA在人类基因组中有大作用

Nature:雀类基因组折射人脸形状

2015第六届国际DNA和基因组活动周

浙江大学45期“基因组科学”研习班

热门排行

推荐阅读