研究使用碱基编辑来纠正导致罕见免疫缺陷的突变

加州大学洛杉矶分校领导的一项新的研究表明，先进的基因组编辑技术可以用于罕见而致命的遗传疾病CD3 delta严重联合免疫缺陷症的一次性治疗。

这种情况也被称为CD3 δ SCID，是由CD3D基因突变引起的，它阻止了T细胞正常发育所需的CD3 δ蛋白的产生血液干细胞．

如果没有T细胞，患有CD3 δ SCID的婴儿无法抵抗感染，如果不治疗，通常会在出生后的两年内死亡。目前,骨髓移植是唯一可行的治疗方法，但这个过程有很大的风险。

一项研究发表在细胞，研究人员表明，一种名为碱基编辑的新基因组编辑技术可以纠正血液干细胞中导致CD3 δ SCID的突变，并恢复其产生T细胞的能力。

这种潜在的治疗方法是唐纳德·科恩博士和盖伊·克鲁克斯博士实验室合作的结果，他们都是加州大学洛杉矶分校伊莱和埃迪·布罗德再生医学和干细胞研究中心的成员，也是这项研究的资深作者。

Kohn的实验室之前开发的成功的基因疗法治疗多种免疫系统缺陷，包括其他形式的SCID。在加拿大阿尔伯塔儿童医院研究所(Alberta Children’s Hospital Research Institute)的儿科血液学家和免疫学家尼古拉·赖特(Nicola Wright)博士的要求下，他和同事们将注意力转向了CD3 δ SCID，她为患者寻找了更好的治疗选择。

CD3 δ SCID在加拿大和墨西哥之间迁移的门诺社区中普遍存在。赖特说:“因为在墨西哥新生儿没有接受SCID筛查，我经常看到婴儿被诊断得很晚，回到加拿大时病得很重。”

当科恩向他的实验室提出赖特的要求时，格蕾丝·麦考利(Grace McAuley)提出了一个大胆的想法。当时，她是加州大学洛杉矶分校(UCLA)的一名研究助理，在大四结束时加入了实验室。

“格蕾丝建议我们尝试碱基编辑，这是我的实验室以前从未尝试过的一项非常新的技术，”科恩说，他是微生物学、免疫学和分子遗传学以及儿科学的杰出教授。ob体育开户网址

碱基编辑是一种超精确的基因组编辑形式，使科学家能够纠正DNA中的单字母突变。DNA由四种化学碱基组成，分别是A、T、C和G;这些碱基组合在一起，形成DNA双螺旋阶梯结构中的“梯级”。

虽然其他基因编辑平台，如CRISPR-Cas9，会切断染色体的两条链来改变DNA，但碱基编辑会用化学方法将一个DNA碱基字母变成另一个碱基字母，例如，将A变成G，从而使染色体完整无损。

“一开始我有一个非常陡峭的学习曲线，当时碱基编辑不起作用，”麦考利说，他现在正在攻读医学博士学位。他是这项研究的共同第一作者。“但我一直在向前推进。我的目标是在尽可能安全的情况下，帮助这种疗法尽快进入临床。”

麦考利联系了布罗德研究所的戴维·刘(David Liu)，他是碱基编辑的发明者，就如何评估该技术在这种特殊用途上的安全性提出了建议。最终，McAuley发现了一个碱基编辑器，它在纠正致病基因突变方面非常有效。

由于这种疾病极其罕见，为加州大学洛杉矶分校的研究获取患者干细胞是一项重大挑战。当赖特向研究人员提供了一位正在接受骨髓移植的CD3 δ SCID患者捐献的血液干细胞后，该项目得到了推动。

碱基编辑器在三个实验室实验中平均校正了近71%的患者干细胞。

接下来，McAuley与加州大学洛杉矶分校的风湿病临床讲师Gloria Yiu博士合作，测试经过校正的细胞是否能产生T细胞。姚使用人造胸腺类器官这是由克鲁克斯的实验室开发的干细胞来源的组织模型，模拟了人类胸腺的环境——血液干细胞变成T细胞的器官。

当校正后的血液干细胞被引入人造胸腺类器官时，它们产生了功能完全和成熟的T细胞。

“因为人造胸腺类器官如此有效地支持成熟T细胞的发育，这是理想的系统，表明对患者干细胞的碱基编辑可以修复这种疾病中出现的缺陷，”Yiu说，他也是该研究的共同第一作者。

作为最后一步，McAuley通过将这些干细胞移植到小鼠体内来研究它们的寿命。经过校正的细胞在移植后四个月仍然存在，这表明碱基编辑已经纠正了真正的、自我更新的血液干细胞的突变。研究结果表明，经过校正的血液干细胞可以长期存在，并产生患者健康生活所需的T细胞。

病理学和检验医学教授克鲁克斯说:“这个项目是团队科学的一幅美丽画面，临床需求和科学专业知识相结合。”“每个团队成员都在这项工作的成功中发挥了至关重要的作用。”

该研究团队目前正在与Wright合作，研究如何将这种新方法应用于加拿大、墨西哥和美国的CD3 delta SCID婴儿的临床试验

本文中描述的治疗方法仅用于临床前试验，尚未在人体中进行测试，也未被食品和药物管理局批准安全有效地用于人体。该技术由专利申请由加州大学洛杉矶分校科技发展集团代表加州大学董事会提交，科恩和麦考利被列为共同发明人。