Cell Stem Cell | 上海交通大学蔡宇伽等团队合作开发治疗地中海贫血的潜在新策略

输血依赖性β-地中海贫血(TDT)是世界上最常见的单基因疾病之一，特别是在东地中海地区、东南亚和中国南部，每年约有6万名患者被诊断出来。TDT是由β-珠蛋白基因(HBB)突变引起的，导致功能性β-珠蛋白的产生减少(β⁺)或缺失(β⁰)β-珠蛋白的异常产生改变了β-珠蛋白和α-珠蛋白链之间的平衡，导致未配对的α-珠蛋白链过量聚集并形成沉淀，导致红细胞膜受损和血管内溶血。传统上，TDT患者需要终生输注红细胞(RBC)和定期铁螯合。尽管来自人类白细胞抗原(HLA)匹配供体的同种异体造血干细胞移植(HSCT)可以治愈TDT，但这种治疗受到供体不足和移植相关死亡、移植物衰竭和移植物抗宿主病风险的限制。

因此，基因疗法(GT)修饰自体CD34⁺造血干细胞和祖细胞(HSPCs)已经被开发出来，以克服异体移植的局限性。通过CRISPR上调γ-珠蛋白以模拟胎儿血红蛋白(HbF)的遗传持久性，从而降低镰状细胞病和地中海贫血的严重程度，最近已在临床试验中进行了评估，并已显示出有效性和安全性的早期证据。然而，根据自然规律，γ-珠蛋白在出生后逐渐沉默，成年后持续高水平的γ-珠蛋白表达所导致的长期结果，特别是在母亲和胎儿具有相同氧亲和力的情况下，可能分娩生长受限或胎龄小的胎儿的孕妇，仍需仔细评估。另一种选择是，在一项长期随访研究中，添加健康β-球蛋白基因的造血干细胞的自体移植，直接模拟健康成人的球蛋白状态，已报道在大多数非β0/β0基因型地中海贫血患者中导致持续和高的β-球蛋白水平，并使输血独立，无明显副作用。

模式图（Credit: Cell Stem Cell）

然而，对于最严重的β⁰/β⁰ 基因型地中海贫血，在Northstar试验(HGB204)中，慢病毒介导的GT仅导致三分之一的患者输血不依赖尽管正在进行的Northstar-3试验(HGB212)使用与非β⁰/β⁰ 试验相同的慢病毒载体(LVV)，但优化了制造工艺，可能在β⁰/β⁰ 患者中获得了更好的临床结果，但其疗效和安全性报告仍有待发表。β⁰/β⁰ 地中海贫血的特点是由于HBB基因的缺失、起始密码子、无义、移码或剪接突变导致β链完全丧失，这表明通过改进载体设计或转导进一步增强β-珠蛋白表达是完全逆转疾病表型的必要条件。

为了通过基因添加治疗β⁰/β⁰ 地中海贫血，在该研究中，作者设计了一个LVV来增加HBB的表达(命名为BDLG-04)，并评估了其在两个β⁰/β⁰ 地中海贫血儿童中的安全性和有效性。BDLG-04载体还在30长末端重复序列(LTR)上连接了一个短绝缘子，以潜在地降低插入突变的风险。从第一个月到最后一次随访，两名患者每个二倍体基因组平均保持2-4个拷贝数的药物产物(DP)。随后对外周血单核细胞(PBMCs)进行单细胞DNA测序分析表明，转基因插入细胞在33%-65%的范围内。

PBMCs标记辅助PCR (tagPCR)分析显示，患者LVV的插入谱未发现优势克隆。此外，单细胞RNA测序(scRNA-seq)和从输注的HSPCs中重组的转录组的综合分析表明，慢病毒转导并未导致血液谱系中实质性的转录变化。综上所述，该研究表明，优化后的慢病毒珠蛋白GT产物BD211可能是治疗β⁰/β⁰ 基因型TDT患者的有效药物。