來自約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員利用一種稱作為CRISPR的強(qiáng)大的基因組編輯技術(shù)，成功地糾正了來自鐮狀細(xì)胞病患者的干細(xì)胞中的一種遺傳錯(cuò)誤，隨后利用這些細(xì)胞生成了成熟的紅細(xì)胞。

對(duì)于某些鐮狀細(xì)胞病的患者而言當(dāng)前沒有很好的治療方法可供選擇，他們需要接受頻繁的輸血。這項(xiàng)研究代表人們朝著更有效地治療這些患者邁出了重要的一步。研究結(jié)果發(fā)表在最新一期的《干細(xì)胞》（Stem Cells）雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是霍普金斯大學(xué)血液學(xué)教授、細(xì)胞工程學(xué)研究所成員程臨釗(Linzhao Cheng)博士。他于2012年入選第七批國家“千人計(jì)劃”。主要研究干細(xì)胞生物學(xué)、人類胚胎干細(xì)胞和其它多能干細(xì)胞,、人類iPS細(xì)胞與重編程、造血干細(xì)胞與造血作用、人類細(xì)胞基因打靶、慢病毒載體與逆轉(zhuǎn)錄病毒載體,基因表達(dá)，調(diào)控與監(jiān)測(cè)、細(xì)胞治療與移植, 基因治療等。

在鐮狀細(xì)胞病中，一種遺傳變異導(dǎo)致了患者的血細(xì)胞不再呈現(xiàn)為典型的圓形，而變?yōu)樾略拢ɑ蜱牭叮┬?。這些新月形的細(xì)胞具有粘性，可通過血管阻塞血流，往往會(huì)造成嚴(yán)重的身體疼痛和虛弱乏力。移植造血骨髓有潛力治愈這一疾病。但對(duì)于一些無法耐受移植手術(shù)或移植失敗的患者而言，最好的治療選擇就是定期接受來自血型匹配健康供體的輸血。

程臨釗說，問題在于隨著時(shí)間的推移，患者的身體往往會(huì)開始啟動(dòng)一種免疫反應(yīng)對(duì)抗外源血液。“他們的身體會(huì)迅速地殺死這些血細(xì)胞，因此他們不得不越來越頻繁地接受輸血。”

程臨釗和同事們認(rèn)為，一種解決方案就是在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)出與每個(gè)患者自身遺傳物質(zhì)相匹配，因此能夠逃避免疫系統(tǒng)的血細(xì)胞。他的研究小組已經(jīng)設(shè)計(jì)出了一種方法利用干細(xì)胞來生成人類血細(xì)胞。然而對(duì)于鐮狀細(xì)胞病患者而言有一個(gè)問題，就是實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的帶有他們遺傳物質(zhì)的干細(xì)胞同樣具有這種鐮狀細(xì)胞缺陷。為了解決這一問題，研究人員一開始從患者處取得血細(xì)胞，將它們編程為了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）。

CRISPR源于包含著稱作為成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)DNA片段的微生物免疫系統(tǒng)。這一工程編輯系統(tǒng)利用了一種DNA剪切酶和一段短RNA片段，后者可將這一工具引導(dǎo)到研究人員希望在基因組中引入切口或其他改變的位置。以往的研究表明，相比于其他的基因組編輯技術(shù)例如轉(zhuǎn)錄激活樣效應(yīng)因子核酸酶(transcription activator-like effector nuclease, TALEN)，CRISPR能夠通過這些干預(yù)更有效地引起基因組改變或突變。

隨后研究人員利用這種強(qiáng)大的CRISPR技術(shù)剪掉了鐮狀細(xì)胞遺傳變異，用健康的基因版本替代了它。最后一步就是誘導(dǎo)這些干細(xì)胞生成成熟的血細(xì)胞。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些基因編輯干細(xì)胞能夠和未接受CRISPR處理的干細(xì)胞一樣有效地生成血細(xì)胞。

程臨釗指出，為了實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)應(yīng)用必須要提高干細(xì)胞生成血細(xì)胞技術(shù)的效率，并顯著地?cái)U(kuò)大規(guī)模。并且還需要測(cè)試這些實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)干細(xì)胞的安全性。“但這項(xiàng)研究表明了，有可能在并不遙遠(yuǎn)的將來就可以向鐮狀細(xì)胞病患者提供一種令人興奮的新的治療方案。”

程臨釗說，這一生成定制血細(xì)胞的方法也適應(yīng)于其他的血液疾病，并且它的潛力還不止于此。一種可能是編輯健康人的血細(xì)胞來對(duì)抗瘧疾和其他傳染原，程臨釗的研究小組希望能夠很快開展這方面的研究。