基因编辑技术助力自体干细胞疗法

@Dr.石桂来（ID:bestboyalife）

干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，可以再生各种组织器官，在医学上具有广阔的应用前景。

根据来源不同，干细胞治疗技术可以分为自体和异体干细胞疗法。

自体干细胞疗法通过分离患者自身的干细胞，回输到体内，达到治疗疾病的目的。和异体干细胞相比，自体干细胞没有免疫排斥问题，并且避免了供者来源病原体的感染风险，安全性更高；由于无需配型，自体干细胞疗法理论上适用每一个个体，应用范围更广，并得到国际血液&骨髓移植研究中心统计结果的证实[1] 。

然而，对于遗传性疾病患者，由于自体干细胞存在基因突变，直接回输并不能起到治疗疾病的作用。对于这一类病人，可以先通过基因编辑技术纠正自体干细胞的基因突变，然后用于治疗。因此，基因编辑技术可以进一步拓展自体干细胞疗法的应用范围。

最近，美国加州大学洛杉矶分校Donald Kohn教授领衔的研究团队利用基因修饰的自体CD34+造血干细胞治疗腺苷脱氨酶缺失导致的重症联合免疫缺陷（adenosine deaminase–deficient immunodeficiency，ADA-SCID）的II期临床试验获得成功，相关结果发表在国际顶级临床期刊《The Journal of Clinical Investigation》上[2] 。

ADA-SCID是一种常染色体隐性突变遗传病，由腺苷脱氨酶基因的突变引起，全球发病率在十万分之一左右[3]。

由于腺苷脱氨酶缺失，患者淋巴细胞的发育受到影响，从而影响免疫系统的正常功能。酶补偿疗法和异体造血干细胞移植是ADA-SCID的两种主要治疗手段。酶补偿疗法通过补充腺苷脱氨酶，可以维持患者生命，但需要终身输注，无法治愈且费用昂贵。异体造血干细胞移植利用健康供者来源的造血干细胞重建免疫系统，可以治愈，但需要免疫配型的合适供者，限制了该疗法的应用范围。

ADA-SCID治疗的第三种方法是基因治疗，通过导入正常基因，恢复患者免疫细胞的正常发育和功能。

早在1990年，美国国立卫生院的安德森医生团队便尝试用基因疗法治疗ADA-SCID，启动了国际首例基因治疗的临床试验[4]。

他们首先提取患者的白细胞，再通过逆转录病毒载体将正常基因插入患者白细胞的基因组，然后将修饰过的白细胞回输到患者体内。尽管修饰后的白细胞能够表达腺苷脱氨酶，由于白细胞的寿命有限，患者需要经常性地接受类似的手术，以确保基因疗法的持续性，而且还必须定期注射长效腺苷脱氨酶蛋白。因此，该疗法并不能算真正意义上的成功。后续的研究将重点放到造血干细胞上，直接将正常基因导入患者的造血干细胞，达到治愈的目的。

经过二十多年的发展，ADA-SCID的基因疗法Strimvelis于2016年获得欧盟批准，是基因治疗领域的里程碑事件[5]。Strimvelis是经过修饰的自体CD34+细胞，正常ada基因由逆转录病毒载体导入。

研究表明，低强度预处理和停止酶补偿可以增加基因修复造血干细胞的植入，改进ADA-SCID的治疗效果。Donald Kohn教授团队采用该方案治疗ADA-SCID病人，于2008年启动II期临床试验（ClinicalTrials注册号为NCT00794508），并在2009至2012年间招募了10个病人（平均年龄11.5个月）[6] 。

他们首先抽取患者骨髓，分离单核细胞中的CD34+细胞，体外培养并通过γ-逆转录病毒载体将ADA基因转入CD34+细胞。造血干细胞移植前7天，患者的酶补偿疗法被中止，并于移植前3天接受白消安（Busulfan）预处理。截止分析临床试验结果时，该团队对这些患者持续跟踪了33-84个月。

结果显示，除了1位年龄较大的患者（入组时已15岁，于移植后6个月恢复酶补偿疗法），其他9位患者均不依赖酶补偿疗法，而且外周血单核细胞的腺苷脱氨酶活性正常；细胞计数结果表明，患者的白细胞计数正常，而且促细胞分裂剂能促进白细胞增殖；9位患者中的3位不再依赖静脉注射免疫球蛋白。

直至最近一次随访，患者的外周血单核细胞中一直能检测到ADA载体。所有患者自移植起未见淋巴细胞增生及其他基因治疗载体相关临床反应。综上，基因修复造血干细胞治疗ADA-SCID是一项安全且有效的疗法。

参考

文献

  1. https://www.cibmtr.org/ReferenceCenter/SlidesReports/SummarySlides/pages/index.aspx

  2. Shaw et al. Clinical efficacy of gene-modified stem cells in adenosine deaminase–deficient immunodeficiency. J Clin Invest. 2017 Mar 27

  3. https://en.wikipedia.org/wiki/Adenosine_deaminase_deficiency

  4. Culver KW, Anderson WF, Blaese RM. Lymphocyte gene therapy. Hum Gene Ther. 1991;2(2):107–109.

  5. http://www.ema.europa.eu/ema/index.jsp?curl=pages/medicines/human/medicines/003854/human_med_001985.jsp&mid=WC0b01ac058001d124

  6. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00794508?term=NCT00794508.&rank=1

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