Nature Medicine：颠覆性突破！镰状细胞病治疗更温和，新载体铸就“超级血红蛋白”！

镰状细胞病的“生命之困”：一场无休止的“堵车”

镰状细胞病是一种全球性的遗传性血液病，其根源在于血红蛋白（hemoglobin）β-珠蛋白基因（HBB gene）的一个点突变。这个看似微小的改变，却能让红细胞（red blood cell, RBC）在缺氧状态下，由正常的圆形、柔软状态，变成僵硬的镰刀状。

想象一下，你身体里的血管就是无数条繁忙的交通要道，而红细胞是运送氧气的“小货车”。正常的红细胞灵活自如，能轻松穿梭于最细小的毛细血管。但镰刀状红细胞呢？它们不仅自身结构脆弱、寿命短，更容易聚集成团，堵塞血管，就像高速公路上的连环车祸，导致氧气和营养物质无法送达身体各个组织器官。

这种“堵车”引发的后果是灾难性的：

剧烈疼痛危机（Vaso-Occlusive Crisis, VOC或VOE）： 这是最常见也最令人痛苦的症状，由血管阻塞引起的局部组织缺氧和损伤。患者可能经历全身任何部位的剧痛，反复发作，严重影响生活质量。

器官损伤： 长期慢性缺氧会导致肺、肾、脾、大脑等多个器官的进行性损伤，最终可能导致器官功能衰竭，甚至过早死亡。

贫血： 镰刀状红细胞寿命极短（正常红细胞寿命约120天，镰状细胞可能只有10-20天），导致患者长期处于严重贫血状态，疲劳、乏力，影响正常生长发育。

生育问题： 疾病的慢性炎症和对生殖系统的影响，可能导致患者生育能力受损。

目前，SCD的治疗手段包括羟基脲（hydroxyurea）、输血（transfusion）、以及唯一的根治性疗法——异基因造血干细胞移植（allogeneic hematopoietic stem cell transplantation, allo-HSCT）。然而，allo-HSCT受限于供体来源、配型难度以及移植相关并发症。近年来，基因疗法作为一种“自体”治疗手段（使用患者自身的干细胞进行基因改造），避免了移植物抗宿主病（Graft-versus-Host Disease, GvHD）等风险，为SCD患者带来了新的希望。

传统基因疗法的“高门槛”：一场严酷的“洗礼”

尽管基因疗法前景广阔，但目前美国和欧洲已获批的SCD基因疗法（如：Lovo-cel基因疗法和Exagamglogene autotemcel）都面临着一个共同的挑战——它们需要使用“清髓预处理”（myeloablative conditioning）方案，通常采用大剂量的白消安（busulfan）。

清髓预处理，顾名思义，就是将患者体内所有的造血干细胞（hematopoietic stem cell, HSC）几乎完全清除，为基因改造后的干细胞腾出“生长空间”。这就像为了重建一座城市，需要先将旧城完全拆毁。这个过程虽然必要，但患者却要付出巨大的代价：

严重的骨髓抑制和长时间的血细胞减少症（cytopenias）： 由于骨髓被“清空”，患者会经历长时间的白细胞、红细胞和血小板的极度缺乏，导致免疫力低下，极易发生严重感染（infection）和出血（bleeding）。在已报道的临床试验中，患者血小板恢复到正常水平中位需要35-36天，中性粒细胞中位需要20-27天。这期间，患者高度依赖输血和抗感染药物。

药物毒性： 白消安本身具有肝脏毒性（liver toxicity），可能导致肝窦阻塞综合征（veno-occlusive disease, VOD），甚至致命的肺损伤（fatal lung injury）。

住院时间长，资源消耗大： 患者通常需要长时间住院进行严密的监护和支持治疗，中位住院时间高达35天。这对患者家庭造成巨大的经济和精神负担，也对医疗资源提出极高要求。

生育能力受损： 清髓预处理对患者的生殖系统有严重影响，可能导致永久性不孕不育，这对于SCD患者而言是一个重要的考量因素。

骨髓增殖性压力： 强力的清髓预处理可能导致造血系统在恢复过程中产生巨大的增殖压力，这在某些情况下被认为与髓系恶性肿瘤（myeloid malignancy）的发生有关。

正是基于这些挑战，研究人员一直在探索更温和、更安全、更易于推广的治疗方案。而今天我们要介绍的这项研究，正是这一探索的最新成果。

颠覆性创新：更温和的“减毒”预处理，更强大的“超级珠蛋白”

这项发表在《自然医学》上的I/II期临床试验，大胆地采用了“减毒预处理”（Reduced-Intensity Conditioning, RIC）方案，并引入了一种经过特殊设计的、功能更强大的基因载体。这无疑是基因疗法领域的一次重要尝试，旨在降低治疗的毒性，缩短恢复时间，最终让更多患者受益。

“减毒”清髓：用“微创”替代“全拆”

这项研究的核心策略之一，就是用单剂量的美法仑（melphalan）作为减毒预处理药物。与白消安的“全拆”不同，美法仑在较低剂量下可以更温和地清除部分造血干细胞，为基因改造细胞提供植入空间，同时又不至于完全摧毁患者自身的造血功能。这就像对城市进行“微创改造”，既达到了目的，又最大限度地保留了原有的“生命力”。

临床数据证明，这种减毒预处理方案的安全性令人鼓舞：

快速造血恢复： 患者的血小板（platelets）恢复到正常水平（高于50 × 10⁹/L）的中位时间仅为16天，而中性粒细胞（absolute neutrophil count, ANC）恢复到正常水平（高于0.5 × 10⁹/L）的中位时间仅为8天。相比目前已获批基因疗法所需的35-36天血小板恢复和20-27天中性粒细胞恢复，这一优势显著，这意味着患者能更快地摆脱输血依赖和感染风险。

住院时间大幅缩短： 患者的中位住院时间仅为24天，远低于传统基因疗法报道的35天。这不仅减轻了患者和家庭的负担，也大大节约了医疗资源。

毒性事件显著减少： 在所有七名患者中，只有一例患者出现了3级发热性中性粒细胞减少症，而其他基因编辑研究中这一比例高达48%。这表明减毒预处理显著降低了与治疗相关的严重并发症风险。

更安全的生育前景： 尽管受限于样本量和随访时间，研究发现女性患者的抗苗勒管激素（Anti-Mullerian Hormone, AMH）水平在治疗后虽有下降，但部分患者后期出现了恢复，这为未来的生育保留了一线希望，相比传统清髓预处理可能导致的永久性不孕，这是一个重要的进步。

未发现克隆优势或髓系恶性肿瘤： 这一点至关重要。近年来，关于基因疗法后出现髓系恶性肿瘤的担忧逐渐浮现。该研究中，患者在基线时进行了白血病相关基因Panel的测序，结果均为阴性。治疗后进行的纵向骨髓研究也未发现异常。这可能得益于减毒预处理方案降低了骨髓的增殖压力，以及所用载体不含病毒启动子/增强子，降低了致癌风险。

“超级珠蛋白”HbFG16D：源自精巧设计的强大武器

除了更温和的预处理，这项研究的另一个核心创新在于其独特的基因载体——GbGM。它编码了一种经过巧妙修饰的γ-珠蛋白基因，能够表达一种强效抗镰状的胎儿血红蛋白（HbFG16D）。

那么，这个HbFG16D到底“超”在哪里呢？

要理解HbFG16D的强大，我们首先要明白，胎儿血红蛋白（HbF）是镰状细胞病患者的“天然保护者”。在出生后，人体会逐渐停止产生HbF，转而生产成人血红蛋白（HbA）。然而，对于SCD患者而言，他们体内产生的异常HbS会在缺氧时发生聚合，形成长链，使红细胞镰变。而HbF的存在，可以有效阻止HbS的聚合。因此，提高体内HbF的水平，是SCD治疗的关键策略之一。

GbGM基因载体在普通的γ-珠蛋白基因上做了一个小小的改动：在γ-珠蛋白基因的第16个密码子（codon）上，将甘氨酸（Glycine, G）替换为天冬氨酸（Aspartic acid, D）。这个看似微不足道的“G16D”点突变，却产生了“四两拨千斤”的效果：

更高的功能性珠蛋白产量： 实验数据显示，与编码未修饰HbF的类似载体相比，GbGM基因载体每拷贝产生的HbFG16D功能性胎儿珠蛋白四聚体（tetramer）的产量高出1.5到2倍。这意味着，即使在较低的载体拷贝数（Vector Copy Number, VCN）下，也能达到可观的治疗效果。

更强的抗镰状能力： 这就是HbFG16D的“超能力”所在。我们知道，HbS聚合成长链是一个复杂的生化过程，涉及多种相互作用。传统的抗镰状珠蛋白，如HbAT87Q，主要干扰HbS聚合的“侧向接触”（lateral contacts），而HbF则能同时干扰“侧向接触”和“轴向接触”（axial contacts）。更令人惊喜的是，研究发现，GbGM产生的HbFG16D，不仅能像HbF一样同时干扰这两种关键接触，G16D突变还改变了γ-珠蛋白的静电荷，使其与α-珠蛋白（α-globin）的结合更紧密，进一步增强了其阻止HbS聚合的能力。这就像一把设计更精良的锁，能够从更多维度锁定镰变的关键节点。

小鼠模型验证： 在镰状细胞病小鼠模型中，研究人员比较了GbGM、传统HbF和HbAT87Q三种载体的抗镰状能力。结果显示，在相同表达水平下，HbFG16D小鼠表现出：

红细胞寿命（RBC half-life）显著延长：HbFG16D组的红细胞半衰期明显长于HbAT87Q和HbF组，表明红细胞在体内的存活时间更长。

更强的红细胞变形能力（RBC deformability）：通过氧梯度红细胞变形测定（oxygen gradient ektacytometry）发现，HbFG16D组的红细胞即使在缺氧状态下，也比其他组的红细胞更柔软、更不易镰变。

更低的镰变点（Point of Sickling, PoS）：PoS是衡量红细胞开始镰变所需氧分压的指标，PoS越低，说明红细胞对缺氧的耐受性越强。HbFG16D组的PoS最低，意味着它在更极端的缺氧条件下也能保持正常形态。

更低的网织红细胞（reticulocyte）计数和更小的脾脏：这些都是红细胞周转率降低、溶血（hemolysis）减少的间接证据，表明HbFG16D有效改善了疾病状态。

这项研究的发现，为SCD基因疗法提供了一个重要的启示：一个看似微小的基因修饰，配合精巧的分子机制设计，能够极大地提升治疗效果，甚至可能在较低的基因拷贝数下，实现强大的临床益处。

临床试验成果：希望之光点亮生命

这项I/II期临床试验共招募了七名患有严重镰状细胞病的患者，中位随访时间为46.7个月（约3.9年），最长随访时间达7年。这些患者在入组前均有严重的疾病表现，中位每年经历6次严重的血管闭塞事件，甚至有患者需要慢性输血。

试验结果充分验证了这种新疗法的安全性和有效性。

安全性

除了之前提到的快速造血恢复和较低的毒性事件外，研究团队在安全性方面也格外谨慎：

严格的肾功能调整： 早期治疗的患者2因肾脏超滤（renal hyperfiltration）导致美法仑暴露量降低，基因转导细胞的植入量也较低。基于此，研究团队及时调整了后续患者的治疗方案，根据患者的肾小球滤过率（GFR）、血细胞比容（hematocrit）和去脂体重（lean body mass）精确调整美法仑剂量，确保了患者对药物的充分暴露，这体现了精准医疗的理念。

克隆多样性： 载体整合位点分析（Vector Integration Site Analysis, VISA）显示，基因疗法产品具有丰富的克隆多样性，没有发现克隆优势的证据，这在一定程度上降低了基因插入致癌的理论风险。

有效性

最令人振奋的莫过于患者疾病表现的显著改善：

血管闭塞事件（VOE）大幅减少： 除了患者1（其持续性VOE主要与治疗前已存在的血管坏死和外科手术并发症有关），其余六名患者在接受基因治疗后，重度血管闭塞事件均减少了80%以上。对于SCD患者而言，VOE的减少意味着摆脱了反复剧痛的折磨，生活质量得到极大改善。

持续稳定的HbFG16D表达： 所有患者都表现出持续的HbFG16D表达。对于接受足量美法仑暴露的患者，HbFG16D水平稳定在15%-25%，总HbF水平在18%-38%之间（基线为0%-16%）。例如，患者1在载体拷贝数（VCN）仅为0.2的情况下，7年随访期间仍稳定表达20%的HbFG16D，这充分证明了GbGM载体的强大效力。

F细胞比例显著提高： 血循环中含有胎儿血红蛋白的红细胞（F-cells）比例在治疗后12个月内持续增加，并在后期随访中保持稳定，达到63%-97%。这意味着大部分新生的红细胞都能够有效表达HbFG16D，从而发挥抗镰状作用。

红细胞镰变倾向显著改善： 氧梯度红细胞变形测定结果显示，患者的红细胞变形能力显著改善，对镰变的抵抗力增强。

以患者4为例，其镰变点（PoS）从治疗前（总HbF 16%）的50 mmHg pO2显著改善到治疗后12个月（总HbF 18%，其中15% HbFG16D）的30 mmHg pO2。这意味着患者的红细胞在更低的氧分压下才开始镰变，大大降低了镰变风险。

患者3的镰变点达到27 mmHg pO2，其HbFG16D水平为26%。这些数据表明，即使低至15%的HbFG16D也能有效阻止红细胞镰变，其效果与高达38%的HbF相当。

血红蛋白氧亲和力改善： 正常人血红蛋白A的p50值（氧半饱和压）为24-27 mmHg，而未经治疗的SCD患者通常升高到28-38 mmHg。本研究中，患者在基因治疗前的中位p50为30.6 mmHg，治疗后改善为24.9 mmHg。p50值的降低意味着红细胞对氧气的亲和力增强，氧气能更有效地从肺部运输到组织，缓解组织缺氧。

生活质量

除了生理指标的改善，患者生活质量（Quality of Life, QoL）的提升同样重要。研究采用了成人镰状细胞病生活质量测量信息系统（ASCQ-Me）进行评估。虽然受限于样本量（仅在最后五名患者中进行评估）和数据完整性，但初步结果显示：

情绪功能和社交功能改善： 四名患者中有三名在情绪功能和社交功能方面有所改善，这意味着他们能够更好地应对疾病带来的心理压力，更积极地参与社会活动。

疼痛和僵硬感改善： 四名患者中有两名报告疼痛和僵硬感有所减轻，这对于长期饱受疼痛折磨的SCD患者来说，无疑是巨大的解脱。

睡眠问题： 值得注意的是，四名患者中有三名报告睡眠情况有所恶化。这提示我们，即使是成功的基因疗法，在某些方面可能仍需进一步的关注和管理。

总体而言，这项研究的临床结果描绘了一幅充满希望的图景：通过减毒预处理和强效基因载体的结合，SCD患者不仅能够显著减轻疾病负担，提高生活质量，而且治疗过程更加安全和耐受。

让希望之光普照全球

这项研究的成功，为镰状细胞病的基因疗法开启了全新的篇章。它不仅验证了减毒预处理结合强效基因载体的可行性，更带来了深远的启示：

拓宽基因疗法适用范围： 传统清髓预处理的高毒性，使得许多患有严重器官损伤或合并症的SCD患者无法接受基因疗法。减毒预处理的成功，有望让更多不适合高强度清髓方案的患者获得基因治疗的机会，甚至可能在未来实现门诊治疗，大大降低资源消耗。

提升全球可及性： 镰状细胞病在全球范围内，尤其是在资源匮乏的国家和地区（如非洲、印度等），患病率极高。这些地区往往缺乏进行高强度清髓移植所需的复杂医疗基础设施和资源。更温和、更安全的减毒预处理方案，以及可能较低的载体拷贝数就能实现的强大疗效，有望降低基因疗法的成本和复杂性，使其在这些地区更具可及性，真正实现基因疗法的公平性。

精准化预处理的探索： 患者2的案例提示我们，未来可以根据患者的个体生理指标（如肾功能）进行更精确的预处理剂量调整，进一步优化治疗效果和安全性。

持续优化的基因载体： HbFG16D的成功，激励研究人员继续探索更高效、更安全的基因改造策略。

当然，这项研究仍有其局限性，例如样本量较小（仅7名患者），以及一些次要终点（如生活质量和生育功能）的长期数据仍需积累。但毋庸置疑，它为镰状细胞病的基因疗法指明了新的方向。未来，更大规模的临床试验将进一步验证这些发现，并推动这项突破性技术走向更广泛的临床应用。