研究人员开发安全的方法来修复镰状细胞疾病基因

Salk生物学研究所的研究人员已经开发了一种方法来利用患者自己的细胞来治愈镰状细胞疾病以及由基因中突变引起的许多其他疾病，有助于产生血液血红蛋白。

该技术使用细胞从患者的皮肤产生诱导多能干细胞（IPSCS），能够发展成各种类型的成熟组织 - 包括血液。科学家们表示，他们修理β-珠蛋白基因（HBB）的方法，避免了可以引入潜在有害的基因治疗技术基因进入细胞。

研究人员说，这项新技术将很快被视为动物的治疗，也似乎比其他测试的其他方法更有效。

“我们的调查结果为开发基于IPSC的疗法发展的阶段，用于毁灭性遗传疾病，如镰状细胞疾病，”这项研究的原则调查员Juan Carlos Izpisua Belmonte，Salk教授和基因表达实验室负责人。

镰状细胞病是由一组遗传性血液疾病引起的基因突变在HBB基因中，导致血红蛋白异常，通常允许血细胞携带氧气的含铁蛋白。这引起红细胞变得艰难而粘，类似于叫做“镰刀”的弯曲农场工具。在由HBB突变引起的两种前导疾病中，镰状细胞贫血和β血症血症，红细胞不能有效地携带氧气。

镰状细胞病的症状包括手脚肿胀、血管阻塞引起的疼痛、贫血和中风。

这种疾病在非洲、地中海和中东体面人群中最为常见。根据该报告，每500名非洲裔美国人中就有一人患有镰状细胞病，每3万名西班牙裔美国人中就有一人患有镰状细胞病疾病预防与控制中心。

这种疾病可以用干细胞固化骨髓移植但是，具有高风险，移植受体将拒绝捐赠的骨髓或细胞，这可能导致严重的副作用甚至死亡。

索尔克的研究人员，包括共同第一作者李mo和Keiichiro Suzuki，他们都是贝尔蒙特实验室的研究助手，着手设计一种安全的方法来使用诱导多能干细胞来纠正有缺陷的HBB基因拷贝的患者。

因为IPSC来自患者自己的身体，因此他们应该越来越少的移植拒绝风险。此外，在HBB基因中鉴定了约500种疾病突变，因此校正基因可能会潜在地治愈全球众多HBB相关疾病。

然而，根据研究人员称，传统的IPSC生成和基因治疗技术已被证明是可能不安全的。

许多人使用病毒将成年细胞转化为干细胞，并携带正常的HBB基因来感染和修复造血干细胞——生成所有血细胞的干细胞。

但是，当这些修复后的干细胞被送回患者体内时，它们可能包括转基因——插入宿主基因组并破坏DNA正常功能的不需要的基因。这项技术的效率也很低，只能纠正一小部分基因突变，而且在测试基因疗法治疗地中海贫血的临床试验中，移植成功被证明是罕见的。

“我们想以这样的方式解决突变，即它不会在患者的基因组中留下任何不需要的痕迹，”铃木说。

为此，研究人员使用了两步的方法。首先，他们从患者中服用成人皮肤细胞，其中HBB突变导致镰状细胞疾病。它们使用六个基因哄骗这些细胞恢复IPSC，然后可以将其开发成血细胞。使用一种方法将该基因引入细胞中，该技术避免使用病毒和转基因插入细胞基因组中。

他们的下一步是修复干细胞中的HBB基因突变。为了将缺陷基因与IPSCS中的正常副本交换，调查人员使用改性的腺病毒（常见的冷病毒），与其他方法中使用的病毒不同，不复制在体内并没有改变宿主细胞的DNA。缺失病毒基因并用含有正常HBB基因的DNA序列替换。

然后将改性病毒在IPSC中递送了新的遗传物质，其中含有含有破碎基因的DNA区域被含有正常基因的序列所取代。“它自然发生，像拉链一样工作，”李说。“良好的基因只是完美地拉链，推出了坏人。”

通过替换相对大的DNA区域，该技术允许科学家立即解决许多基因突变，这表明该方法可以提供一种治疗数百种HBB相关疾病的方法。突变体HBB基因的校正也高效，研究小组进行了多次测试，以确保没有将错误的基因集成到基因组中。

Salk科学家现在计划从修复的干细胞中制造血细胞并测试其在动物的有效性。如果成功，这可能导致患者的人类的疗法干细胞将被还原为诱导多能干细胞，然后进行基因修复，再移植回同一患者的骨髓。如果成功，骨髓就会产生全新的细胞血细胞，包括正常血红蛋白。

研究人员表示，如果该技术证明有效，它可能用于治疗由单一基因突变引起的其他类型的疾病。

该研究由G. Harold和Leila Y. Mathers慈善基金会，Sanofi-Aventis，Ellison Medical Foundation，Leona M.和Harry B. Helmsley Cellest Trust，Micinn和Fundacion Cellex（JCIB）提供的赠品。这项研究显示在2011年12月期问题细胞研究。

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