Cell Stem Cell：张楹/杨贝/陈佳/杨力团队通过变形式碱基编辑器治疗β-血红蛋白病

来自上海科技大学、武汉大学和复旦大学的合作研究团队在 Cell Stem Cell 期刊发表了题为：Base editing of the HBG promoter induces potent fetal hemoglobin expression with no detectable off-target mutations in human HSCs 的研究论文，报道了一种基于碱基编辑（base editing）技术的β-血红蛋白病基因治疗新策略。

该研究构建了一种名为变形式碱基编辑器（transformer base editors，简称tBE）的高精准碱基编辑系统。该系统解决了碱基编辑器从科研转化为临床应用的两个关键障碍——安全性和效率问题，tBE在小鼠体内实现了靶位点的高效编辑，且没有可检测到的全基因组和全转录组的脱靶效应。

在这项最新研究中，研究团队首先在细胞系中对γ-珠蛋白调控网络上下游的六个调控位点进行编辑分析。在所测试的5种胞嘧啶碱基编辑器中， tBE可以在这些调控位点产生高效率的C-to-T突变，且未检测到gRNA依赖性脱靶突变。然后，研究团队探索并优化了tBE的RNA表达系统及电转递送方法，大幅度提高了tBE在HSPC中的编辑效率。接下来，研究团队将tBE的RNA表达系统递送到HUDEP-2细胞系中，比较编辑不同调控位点所激活产生的γ-珠蛋白表达水平。实验结果表明，通过破坏BCL11A在HBG1/2启动子的结合基序，可在这些实验组中产生最高表达水平的γ-珠蛋白。

图2. 研究主要步骤示意图

进一步地，研究团队在健康人或β0/β0地贫患者来源的HSPC中将tBE编辑策略与其它临床或临床前基因编辑方法进行了比较，在产生了近乎相同水平编辑效率的条件下，tBE靶向编辑位于HBG1/2启动子的BCL11A结合基序所激活的γ-珠蛋白水平显著高于Cas9核酸酶靶向BCL11A红系增强子策略。

最后，研究团队对编辑过程中的脱靶事件进行了全面评估。结果证明，经tBE编辑的HSPC未检测到高于背景水平的DNA/RNA脱靶突变。

综上，该研究证明了通过tBE靶向编辑位于HBG1/2启动子上的BCL11A结合基序，是更精准有效且更加安全的激活γ-珠蛋白表达的策略，为β-血红蛋白病的临床基因治疗提供了新方案。

武汉大学张楹教授、上海科技大学杨贝教授、上海科技大学陈佳教授及复旦大学杨力教授为该论文共同通讯作者。上海科技大学陈佳课题组韩炆艳、武汉大学张楹课题组邱厚圆、上海科技大学杨贝课题组孙尚武、中国科学院上海营养与健康研究所/复旦大学杨力课题组付志灿、武汉大学张楹课题组王国权、复旦大学儿童医院血液肿瘤科副主任医师钱晓文为该论文共同第一作者。