奥胡斯大学用先导编辑修复 GATA2 缺陷患者自身造血干细胞
Prime editing repairs immune disorder defect in patient's own blood stem cells
丹麦奥胡斯大学研究者在《Science Translational Medicine》发文,用先导编辑(prime editing)修复了 GATA2 缺陷患者自身造血干细胞中的部分基因缺陷,将正常功能基因拷贝比例从 50% 提升到 70%,相关蛋白功能也有改善。
遗传性血液病长期以来被视为基因编辑的理想靶标。早在2016年,研究者就用Cas9核糖核蛋白联合单链DNA供体,在镰状细胞病患者的CD34+造血干/祖细胞中实现了无需筛选的突变纠正,编辑在移植小鼠体内维持16周 [4]。但这类基于核酸酶的策略依赖DNA双链断裂,而同源定向修复在造血干细胞中效率有限 [1]。2019年问世的先导编辑改用nicking型Cas9融合工程化逆转录酶,由pegRNA引导,在不产生双链断裂、不需供体DNA的前提下直接写入新序列,可完成各类点突变及小的插入、删除 [2];此后在镰状细胞病小鼠模型中,体内先导编辑纠正了造血干细胞中约40%的βS等位基因 [3]。但在人类造血干细胞中,瓶颈依然明显:碱基编辑与先导编辑会诱发不利的转录反应,降低编辑效率和造血重建能力,并产生缺失、易位等基因毒性副产物 [5];静止期细胞核苷酸匮乏也限制编辑效率,需补充脱氧核苷等手段改善 [6],如何把编辑系统安全高效地送入人类干细胞同样是一道难题 [7]。
奥胡斯大学的团队现在把这一工具指向了GATA2缺陷——一种由GATA2基因单等位变异导致的罕见先天性免疫错误,会引起造血干细胞功能失常[8]。博士后Jonas Holst Wolff与Jacob Giehm Mikkelsen教授合作,从患者体内获取造血干细胞,在体外用先导编辑直接修复致病基因拷贝。论文于2026年9月30日发表于Science Translational Medicine[9],摘要称该编辑疗法具有有利的安全性特征[10]。
关键的数字是:GATA2缺陷患者携带一个正常拷贝和一个致病拷贝,干细胞中约半数基因拷贝原本功能正常;经先导编辑后,正常拷贝比例从50%提升到70%,受累蛋白的功能也观察到改善。Wolff强调,未必需要纠正每一个拷贝,重要的是细胞功能是否改善到足以让患者获益的程度。此前先导编辑在造血干细胞层面的验证主要集中于镰状细胞病等血液病小鼠模型 [3],这次则是在患者自身的造血干细胞上针对免疫缺陷实现修复,向着"针对疾病根源而非后果"的自体治疗推进了一步。
不过,这一方法距离临床应用仍有距离:研究者需要证明它能编辑回输所需的大得多的干细胞数量,并确定哪些免疫缺陷患者最能从中获益。部分GATA2缺陷患者目前可通过供体干细胞移植治疗,先导编辑对别无选择的患者意义尤为重大;而在明确具体遗传缺陷的前提下,同一策略原则上也可拓展到其他遗传病,研究者的目标是针对每位患者的特定缺陷开发个体化治疗,为罕见遗传病患者打开新的可能。
- 1.Base and Prime Editing Technologies for Blood Disorders · Front Genome Ed 2021
- 2.Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA · Nature 2019
- 3.In vivo HSC prime editing rescues sickle cell disease in a mouse model · Blood 2023
- 4.Selection-free genome editing of the sickle mutation in human adult hematopoietic stem/progenitor cells · Sci Transl Med 2016
- 5.Genotoxic effects of base and prime editing in human hematopoietic stem cells · Nat Biotechnol 2024
- 6.Enhancing prime editing in hematopoietic stem and progenitor cells by modulating nucleotide metabolism · Nat Biotechnol 2025
- 7.Delivery of Prime editing in human stem cells using pseudoviral NanoScribes particles · Nat Commun 2025
- 8.Treatment of GATA2 deficiency by allele-specific CRISPR- ... · pubmed.ncbi.nlm.nih.gov 2026
- 9.Prime editing of human hematopoietic stem cells for ... · science.org 2026
- 10.Prime editing of human hematopoietic stem cells for ... · pubmed.ncbi.nlm.nih.gov 2026
原文报告了先导编辑在患者造血干细胞中修复 GATA2 缺陷的比例与蛋白功能改善数据,读者可据此判断该方法在遗传性免疫缺陷领域的可行性与距离临床的差距。
来源:监管与产业动态 · medicalxpress.com