穗团队全球首次修复地中海贫血缺陷基因 有望实现自体移植根治地贫

      地中海贫血是一种在广东地区高发的遗传病，要根治只能进行造血干细胞移植。但由于配型困难，地贫患者往往只能不断输血以维持生命。近日，广州医科大学附属第三医院（简称广医三院）教授孙筱放带领的团队，在全球首次通过最先进的基因编辑技术成功纠正了β型地贫的诱导多能干细胞中的一种基因突变，使之能分化出正常的造血干细胞，这也意味着，β型地中海贫血患者有望实现造血干细胞的自体移植。目前，这一研究已发表在国际经典生化杂志《Journal of Biological Chemistry》上。

  配型难费用贵
  异体移植成奢望

  研究团队为广医三院广东省产科重大疾病重点实验室和广东省高校生殖与遗传重点实验室。团队带头人孙筱放介绍，β型地中海贫血源于HBB这一基因的突变，在中国最常见的HBB突变有三种基因型，其中CD41/42（-CTTT）是两广地区最常见的突变类型。
  HBB基因的突变带来了β血红蛋白合成缺陷，最终导致患者自身难以合成红细胞，引发贫血。因为缺少红细胞，地中海贫血患者会出现发育障碍、器官功能障碍等临床症状，如果不及时治疗，会导致死亡。“地贫的诸多症状，在新生儿出生的半年后就会逐步显现，如果不进行干预，孩子往往活不过一岁。”孙筱放说。
  地贫治疗目前只有两种治疗方法，其中之一就是通过不断地输血，给患者补充红细胞，用以维持生命。“一方面患者每两周就需要经历一次几乎全身性的换血，一旦停止就会危及生命；另一方面，长期输血会给患儿家庭带来巨大的经济负担。”该研究主要负责人之一、广医三院广东省产科重大疾病重点实验室副研究员牛晓华说，更重要的是，输血补充红细胞的治疗方法，只能治标，不能治本。
  目前临床上唯一的根治方法是将正常人的造血干细胞移植给地贫患者，使患者能够诱导分化出足够的红细胞。然而，造血干细胞配型的概率非常低，据统计，异体基因配型成功的概率在三万分之一到一百万分之一之间。
  目前，造血干细胞能完全匹配的供体，大多只出现在有血缘关系的父母亲和兄弟姐妹中。再加上费用高达50万元左右，造血干细胞移植对于大多数地贫患者而言是一种奢望。

  培育患者成体细胞
  自身产生正常造血干细胞

  孙筱放团队多年来致力于干细胞和地贫的研究，试图解决地贫患者造血干细胞来源问题。他们设想，能否对地贫患者的基因缺陷进行修复，使得地贫患者自身能够分化出正常的造血干细胞。
  牛晓华介绍，在实验中，他们采用了诱导多能干细胞进行基因修复。“相比于胚胎干细胞，诱导多能干细胞不会产生伦理问题，而且很可能不会引发免疫反应，也非常适合用来构建疾病模型”。
  根据已有技术，利用患者自身的皮肤细胞、血细胞等成体细胞进行“重编程”，就可以培育出诱导多能干细胞。与胚胎干细胞一样，诱导多能干细胞可以分化为多种成体干细胞，具有分化成各种体细胞的潜能。“如果能使得患者的诱导多能干细胞分化出正常的造血干细胞，并移植回地贫患者体内，就能实现造血干细胞的自体移植。”牛晓华说。
  基于这样大胆的设想，孙筱放团队培育出取自于地贫患者的诱导多能干细胞，利用最先进的CRISPR/Cas9基因编辑技术，修复了诱导多能干细胞上HBB基因的CD41/42（-CTTT）突变，并保留了它的多能性和多分化能力。
  研究人员证实，修复后的诱导多能干细胞分化的红细胞中正常表达了HBB基因！也就是说，它能够分化出正常的造血干细胞，并最终分化出红细胞。

  ■延伸
  距离临床运用还有很长一段路

  据介绍，孙筱放团队相关研究已发表在创刊逾百年的国际经典生化杂志《Journal of Biological Chemistry》上，受到了国际学术界的关注。
  这一方法是否同样也为其他基因缺陷的遗传病提供了思路？牛晓华给出肯定的回答。一旦该模式地贫临床治疗获得突破，其他单基因遗传病的治疗也会很快突破。
  虽然这一成果使得β型地贫患者实现自体造血干细胞移植成为了可能，但孙筱放强调，目前想要通过这种技术临床治疗β型地贫仍有许多瓶颈，“运用于临床还有很长一段路要走”。
  “从实验室走向临床最大的难题是在诱导多能干细胞的过程中，如何保证细胞基因组的稳定性。”她介绍。此外，诱导多能干细胞分化出的造血干细胞与正常的造血干细胞仍有一定的差距。

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