基因治疗与基因编辑技术在遗传性血液疾病中的应用策略综述
作者及机构
本文由Xuemei Song、Jinlei Liu（共同一作）、Tangcong Chen、Tingfeng Zheng、Xiaolong Wang及通讯作者Xiang Guo（电子科技大学医学院、四川省医学科学院·四川省人民医院血液病研究所）合作完成，发表于2024年7月的《Journal of Genetics and Genomics》（JGG）。
主题与背景
本文系统综述了基因治疗与基因编辑技术在遗传性血液疾病（如β-血红蛋白病、血友病等）中的研究进展与应用策略。随着CRISPR-Cas9等基因编辑工具的突破，基因治疗已从概念验证发展为临床现实，尤其是2023年全球首款CRISPR基因编辑疗法Casgevy（靶向BCL11A增强子）的获批，标志着该领域的里程碑进展。文章重点探讨了治疗靶点筛选、基因编辑工具优化及临床试验成果，为未来更安全、高效的基因治疗提供理论依据。
核心观点与论据
1. 遗传性血液疾病的基因治疗策略
基因治疗分为基因增补（gene augmentation）和基因编辑（gene editing）两类。前者通过病毒载体（如AAV、慢病毒）递送功能基因，但存在外源基因随机整合风险；后者通过ZFN、TALEN或CRISPR等技术精准修正突变。以β-血红蛋白病为例，治疗策略包括：
- 纠正β-珠蛋白（HBB）突变：如通过碱基编辑器（ABE/CBE）修复镰状细胞病（SCD）的HbS突变（如HBB-6A>T），体外修复效率达80%（Newby et al., 2021）。
- 重新激活γ-珠蛋白（HBG）：靶向抑制BCL11A（胎儿血红蛋白HbF的主要抑制因子）或其增强子，如Casgevy通过CRISPR编辑BCL11A+58位点，使HbF水平提升至30%以上（Frangoul et al., 2021）。
支持证据：临床试验NCT05456884（BEAM-101）显示，碱基编辑HBG启动子可显著提高HbF表达；而RM-001（靶向HBG1/2启动子）在β-地中海贫血患者中实现100g/L的HbF水平（Liu et al., 2023）。
2. 关键治疗靶点的分子机制
BCL11A依赖性通路：
- BCL11A：通过结合HBG启动子的TGACCA序列抑制HbF。敲除其红细胞特异性增强子可使HbF提升至35.9%（Sankaran et al., 2008）。
- KLF1与MYB：调控BCL11A表达，但KLF1突变可能导致血小板减少症（Lamsfus-Calle et al., 2020）。
BCL11A非依赖性通路：
- 表观遗传调控：如DNA甲基转移酶DNMT1维持HBG启动子甲基化（Xu et al., 2013），而组蛋白去甲基化酶KDM1A抑制剂可激活HbF（Shi et al., 2013）。
- 非编码RNA：如BGLT3通过染色质环化激活HBG转录（Ivaldi et al., 2018）。
支持数据：ATF4通过结合BCL11A+55增强子促进HBG表达（Huang et al., 2020）；而ZNF410通过调控CHD4（NuRD复合物）间接影响HbF（Lan et al., 2020）。
3. 基因编辑工具的革新
- CRISPR-Cas12a：Edit-301利用Cas12a的非PAM依赖性，精准编辑HBG启动子（Sousa et al., 2021）。
- 碱基编辑器（BE）：如ABE8e-SpRY可修复IVS-II-654突变，将异常剪接mRNA从84.5%降至36.3%（Liao et al., 2023）。
- Prime Editor（PE）：在SCD小鼠模型中实现体内HBB-T>A修正，效率达43.6%（Li et al., 2023）。
技术优势：Transformer Base Editor（TBE）通过锁定脱靶位点的胞嘧啶脱氨酶，显著降低脱靶风险（Han et al., 2023）。
4. 临床试验与转化应用
- 已获批疗法：Zynteglo（慢病毒载体递送HBB基因，2022年FDA批准）、Lyfgenia（靶向HBB，2023年获批）。
- 在研试验：NCT06328764（CS-101碱基编辑治疗β-地中海贫血）、NCT05851105（HGI-002治疗α-地中海贫血）。
挑战：AAV载体的瞬时表达限制（血友病治疗中FVIII表达逐渐丢失），以及基因编辑的长期安全性需进一步验证。
意义与价值
1. 科学价值：阐明了HBG调控网络的多层次机制，为靶点筛选提供新思路（如ETO2、SPOP等）。
2. 临床价值：推动个体化治疗，如Casgevy适用于多种β-血红蛋白病，而碱基编辑有望覆盖罕见突变。
3. 技术革新：PE和Omega系统（基于TnPB的RNA引导核酸酶）代表下一代精准编辑工具（Saito et al., 2023）。
亮点
- 首次汇总BCL11A依赖与非依赖通路的关键靶点。
- 对比不同基因编辑工具在血液疾病中的效率与安全性。
- 提出“表观遗传+药物协同”策略（如SPOP抑制剂联合羟基脲）。
本文为遗传性血液疾病的基因治疗提供了全面路线图，并强调了多学科交叉（如表观遗传学、递送技术）对未来研究的重要性。