Cell：碱基编辑器有望用于治疗CD3δ重症联合免疫缺陷

在一项新的研究中，来自美国加州大学洛杉矶分校等研究机构的研究人员发现先进的基因组编辑技术可能能够用于罕见的致命遗传病--- CD3δ重症联合免疫缺陷（D3 delta severe combined immunodeficiency，CD3δSCID）---的一次性治疗。相关研究结果于2023年3月20日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Human T cell generation is restored in CD3δ severe combined immunodeficiency through adenine base editing”。

CD3δSCID是由CD3D基因突变引起的，它阻止了CD3δ蛋白的产生，而这种蛋白是造血干细胞正常产生T细胞所需的。没有T细胞，出生时患有CD3δSCID的婴儿无法抵御感染，如果不加以治疗，往往在出生后的头两年内死亡。目前，骨髓移植是唯一可用的治疗方法，但是这种方法有很大风险。

在这项新的研究中，这些作者发现一种名为碱基编辑（base editing）的新型基因组编辑技术可以校正造血干细胞中导致CD3δSCID的突变，并恢复它们产生T细胞的能力。这种潜在疗法是加州大学洛杉矶分校的Donald Kohn博士和Gay Crooks博士的实验室合作的结果。

Kohn实验室之前已成功开发了针对几种免疫系统缺陷的基因疗法，包括其他形式的重症联合免疫缺陷（SCID）。他和他的同事们应加拿大阿尔伯塔儿童医院研究所的小儿血液学和免疫学专家Nicola Wright博士的请求，将注意力转向了CD3δSCID，当时Wright正在为她的患者寻找更好的治疗方案。

CD3δSCID在加拿大和墨西哥之间移民的门诺派教徒社区很普遍。Wright说，“由于墨西哥没有对新生儿进行SCID筛查，我经常看到一些婴儿被诊断得很晚，回到加拿大后病得很重。”

当Kohn向他的实验室提出Wright的请求时，当时在加州大学洛杉矶分校大四结束时加入Kohn实验室的研究助理Grace McAuley站出来提出了一个大胆的想法。Kohn说，“McAuley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。”

碱基编辑是一种超精确的基因组编辑形式，使科学家们能够校正DNA中的单碱基突变。DNA由四种碱基---A、T、C和G---组成；这些碱基配对形成了DNA双螺旋梯形结构中的“横档（rungs）”。其他基因编辑平台，如CRISPR-Cas9，会切割染色体的两条链来改变DNA，而碱基编辑是通过化学方法将一种DNA碱基变成另一种（比如将A变成G），而让染色体保持完整。

McAuley说，“一开始我有一个非常陡峭的学习曲线，当时碱基编辑并不奏效。但我继续向前推进。我的目标是帮助将这种疗法以尽可能快的速度推广到临床。”

McAuley联系了布罗德研究所的David Liu（碱基编辑的发明者），就如何评估该技术在这一特定用途中的安全性寻求建议。最终，McAuley确定了一种能高效校正致病基因突变的碱基编辑器。

图片来自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.02.027。

由于这种疾病极为罕见，为这项新的研究获取患者的造血干细胞是一项重大挑战。当Wright向这项研究提供了一名正在接受骨髓移植的CD3δSCID患者捐赠的造血干细胞后，该项目得到了推动。这种碱基编辑器在三项实验室实验中，平均校正了该患者近71%的造血干细胞。

接下来，McAuley与加州大学洛杉矶分校风湿病学临床讲师Gloria Yiu博士合作，测试校正后的造血干细胞是否能产生T细胞。Yiu使用人工胸腺类器官，这是Crooks实验室开发的模拟人类胸腺环境的干细胞衍生组织模型。当这些经过校正的造血干细胞被引入人工胸腺类器官时，它们产生了功能齐全的成熟T细胞。

Yiu说，“由于人工胸腺类器官能有效地支持成熟T细胞的发育，它是一个理想的系统，表明对患者造血干细胞进行碱基编辑能修复这种疾病中的缺陷。”

作为最后一步，McAuley通过将经过校正的造血干细胞移植到小鼠体内，研究了它们的寿命。移植后四个月，这些经过校正的造血干细胞仍然存在，表明碱基编辑已校正了真正的、自我更新的造血干细胞中的突变。这些研究结果表明，校正后的造血干细胞可以长期存在，并产生患者健康生活所需的T细胞。

这些作者正在研究如何将这种新方法带入加拿大、墨西哥和美国的CD3δSCID婴儿的临床试验中。

这项研究中描述的治疗方法仅用于临床前测试，尚未在人类身上进行测试，也未被美国食品药品管理局（FDA）批准可安全和有效地用于人类。该技术被提交专利申请，Kohn和McAuley被列为共同发明人。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Grace E. McAuley et al. Human T cell generation is restored in CD3δ severe combined immunodeficiency through adenine base editing. Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.02.027.