新型基因编辑器为治疗β-地贫症带来曙光
尽管第一种CRISPR药物——由Vertex Pharmaceuticals和CRISPR Therapeutics研发的CRISPR-Cas9疗法，前身为exa-cel，已在英国获得治疗镰状细胞病的批准，但对改进基因编辑器的探索仍然在继续。
为了最小化基因编辑的非靶效应，武汉大学的研究人员测试了一种新型基因编辑方法，使用了“变形金刚”碱基编辑器（tBE）来优化Casgevy用于治疗镰状细胞病和其他β-血红蛋白病的相同治疗策略。tBE具有“保险丝”机制，使编辑器在执行编辑时关闭，从而在显著减少非靶编辑的同时实现靶向编辑。使用tBE进行Casgevy基因编辑方法的研究显示，非靶效应不可检测，携带编辑的造血干细胞（HSCs）持久存在，展示了治疗β-血红蛋白病的安全有效策略。
这项研究成果发表在《Cell Stem Cell》上，题为“HBG启动子的碱基编辑诱导人HSCs中强大的胎儿血红蛋白表达且无法检测到的非靶突变”。
tBE用于β-血红蛋白病 血红蛋白亚基β（HBB）基因位点突变会通过抑制β-珠蛋白的产生而降低成人血红蛋白（HbA）水平，是β-血红蛋白病的常见原因。有各种基因编辑策略可用于纠正受损的β-珠蛋白产生。一种策略是通过在造血干/祖细胞（HSPCs）中恢复γ-珠蛋白表达，将HbA水平替换为胎儿血红蛋白（HbF）水平，后者在发育过程中受到紧密调控，出生后不久即被与其启动子区域结合的抑制因子沉默。
BCL11转录因子A（BCL11A）和锌指和BTB结构域含7A（ZBTB7A）是γ-珠蛋白基因表达的两个主要抑制因子，负责其沉默。通过突变位于HBG基因座调控区的这些结合位点，可以重新激活γ-珠蛋白表达。Casgevy通过在HSPCs中应用Cas9核酸酶来扰乱抑制因子结合位点，这依赖于产生双链断裂，从而在HSPCs中引发DNA损伤反应和细胞毒性的风险。
胞嘧啶或腺嘧啶碱基编辑器（CBEs或ABEs）可以在不生成双链断裂的情况下将C转变为T或A转变为G。以前的研究使用基因编辑器瞄准调控基序成功诱导了γ-珠蛋白表达。然而，在分析非靶事件时，CBE和ABE都触发了高非靶活性，引起了严重的安全担忧。
武汉大学的研究人员直接比较了在HSPCs中应用tBE进行HbF诱导的基因编辑与其他使用Cas9核酸酶或常规碱基编辑器（如hA3A-BE3，BE4max，CE1048-1063-CBE和A3A(N57Q)-BE3）的临床或临床前编辑策略。为了向细胞传递tBE，研究人员选择了mRNA传递方法，使用等渗溶液而非电穿孔，因为电穿孔可能影响传递效率和细胞健康。与其他方法相比，tBE修改的BCL11A结合基序诱导了更高的HbF水平，而且编辑在再生的干细胞中持续存在。体外和细胞结合实验显示，tBE生成的TGATTA基序完全消除了其与BCL11A的相互作用。在tBE编辑的细胞中，DNA和RNA轮廓没有检测到非靶突变。
这项研究表明，基于tBE的编辑可以是在人类HSCs中重新激活γ-珠蛋白的一种强有力而非常有效的方式。它还表明，可以使用几乎没有非靶活性的mRNA传递，这是推进tBE在自体HSCs中的临床开发作为治疗β-血红蛋白病的可能疗法的强有力理由。
编辑：周敏
排版：李丽
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