南加州大學(xué)和Sangamo公司的研究團(tuán)隊在Nature Biotechnology雜志上發(fā)表文章，描述了對造血干/祖細(xì)胞（HSPC）進(jìn)行基因組編輯的更有效方法。文章的第一作者是南加州大學(xué)的Colin M. Exline博士和Sangamo BioSciences公司的Jianbin Wang博士。

“使用造血干/祖細(xì)胞的基因療法在治療血液疾病和免疫系統(tǒng)疾病（比如HIV）中有很大的潛力，”文章的共同通訊作者，南加州大學(xué)的Paula Cannon教授說。“基因組編輯技術(shù)可以向這些細(xì)胞引入非常精確的改變，修復(fù)引發(fā)疾病的遺傳學(xué)突變，”人類HSPC屬于未分化的細(xì)胞，能夠有效生成所有類型的血細(xì)胞。雖然靶向性基因治療在臨床上前景廣闊，但是對人類HSPC進(jìn)行基因組編輯還存在一定的挑戰(zhàn)。

為此，Cannon教授與Sangamo公司展開了合作。他們使用被稱為鋅指核酸酶（ZFN）的遺傳學(xué)剪刀，在精確位置切割細(xì)胞的DNA。正常情況下細(xì)胞會以一個拷貝的切割DNA作為模板，對DNA斷裂進(jìn)行修復(fù)。這一過程中有可能引入新DNA序列，最終實現(xiàn)基因編輯。

為了給細(xì)胞提供靶向性核酸酶和新DNA模板，人們一直在開發(fā)各種各樣的遞送載體（包括病毒和mRNA）。Cannon等人建立了一個更加有效的遞送體系。他們用腺相關(guān)病毒（AAV）血清型6遞送DNA修復(fù)模板，這種病毒載體具有進(jìn)入HSPC的天然能力。他們還發(fā)現(xiàn)，以mRNA分子的形式遞送ZFN，可以在不干擾HSPC的情況下進(jìn)行DNA剪切和修復(fù)，因為mRNA的壽命很短。

研究人員將上述遞送方法結(jié)合起來，在人類HSPC中精確插入一個基因，達(dá)到了前所未有的效率（15%-40%）。隨后，他們將經(jīng)過編輯的人類HSPC移植到免疫缺陷小鼠中。研究顯示，這些細(xì)胞能夠在體內(nèi)蓬勃生長，并且分化成為不同類型的血細(xì)胞。值得注意的是，DNA編輯在這些血細(xì)胞中全部得以保留。

“我們的工作為人們提供了將基因組編輯技術(shù)用于HSPC的新策略，”文章的另一位通訊作者，Sangamo 公司的Michael C. Holmes博士說。“這將顯著推動基因組編輯在治療人類血液疾病和免疫系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用。”