背景介绍
地中海贫血症和镰刀状细胞贫血症，是世界上最常见的两种单基因疾病，每年分别新增约6万和30万名患者。这两种疾病都是由于珠蛋白单基因突变而引起血红蛋白合成障碍，导致生成无效的红细胞，并最终造成不可逆的终末器官衰竭和寿命缩短。目前，地中海贫血症患者的治疗方案主要包括输血和铁剂螯合以及针对身体疼痛的对症治疗；镰刀状细胞贫血症的主要治疗选择包括输血和羟基脲。骨髓移植是根治这两种遗传疾病的方法，然而由于配型困难，移植费用昂贵，难以普及。前期研究结果表明，γ-珠蛋白与β-珠蛋白功能相似，而γ-珠蛋白属于胚胎期的血红蛋白组成部分，其在人类成年后就不再表达。因此，科学家们提出了以下科学假设：假如能够重新激活成人γ-珠蛋白基因的表达，是否就能弥补β-珠蛋白的缺失，从而缓解或治愈这两种单基因突变导致的遗传性贫血症。前期大规模的全基因组关联分析发现了一种名为BCL11A的转录因子，其在成年体内高表达，能够显著抑制红系细胞中的γ-珠蛋白和胎儿血红蛋白的表达。因此，靶向抑制成年人BCL11A的表达，理论上可以重新激活γ-珠蛋白的表达，从而缓解机体的贫血症状，进而治疗这两种疾病。基于以上假设，年12月5日，国际著名医学期刊TheNewEnglandJournalofMedicine刊登了两篇文章，报道了β-地中海贫血症和镰刀状细胞贫血症的基因治疗临床试验结果。研究内容与结果
第一篇报道来自SarahCannonCenterforBloodCancerattheChildren’sHospital和UniversityofRegensburg等单位的联合研究团队。文章发表在NEJM上
首先，该团队借助CRISPR-Cas9基因编辑技术特异性靶向健康供体来源的CD34+造血干祖细胞中BCL11A增强子，以减少BCL11A在红系细胞中的表达，期望恢复胎儿血红蛋白，尤其是γ-珠蛋白的表达。图1.血红蛋白动态表达以及基因编辑示意图。来源：NEJM
研究人员首先进行了高深度的靶向测序，结果表明该位点的等位基因约有80％被编辑，且没有脱靶编辑的迹象。随后，体外的红系诱导分化结果表明，经过基因编辑过的CD34+HSPCs中，胎儿血红蛋白水平平均上升到29.0±10.8%。图2.编辑后的胎儿血红蛋白表达以及脱靶检测。来源：NEJM
随后，研究团队对1名β-地中海贫血症患者和1名镰刀状细胞贫血症患者回输了经过CRISPR-Cas9编辑BCL11A增强子的自体CD34+细胞，并在随后长达18个月的随访观察中发现，循环血液中表达胎儿血红蛋白HbF的细胞占比高达99%且患者不再依赖输血。另外，在18个月后，骨髓和血液中的编辑效率也维持在60%以上的水平。图3.不同珠蛋白组成及表达水平。来源：NEJM
第二篇报道来自哈佛医学院的研究团队，他们采用另一种策略，利用慢病毒载体递送的RNA沉默（RNAi）技术，在红系细胞中特异性敲低BCL11A的表达，最终达到治疗镰刀状细胞贫血症的目的。文章发表在NEJM上
该临床研究共纳入了6例镰状细胞病患者，治疗方案为输注由BCH-BB慢病毒载体介导的自体CD34+细胞，并对患者的安全性以及治疗后的血液学和临床特征进行了综合评估。图4.纳入研究的6例患者的基本信息及输注细节。来源：NEJM
截至年10月，6名患者在接受BCH-BB基因治疗后接受了平均18个月的随访。结果发现，所有患者的临床表现症状均有所减轻或消失，且都达到了强而稳定的HbF诱导表达，除了1名患者在治疗后18个月后开始接受输血治疗，其余5名患者无需输注红细胞。图5.基因治疗后胎儿血红蛋白动态表达水平。来源：NEJM
结语
综上所述，这两项研究虽然使用的技术手段不同，但理论依据均为通过抑制BCL11A的表达实现治疗的目的。同时，两项临床试验的结果也表明，通过这两种技术手段，均可降低BCL11A基因的表达，进而重新激活γ-珠蛋白的表达，最终提高胎儿血红蛋白（HbF）的水平，使得患者摆脱输血依赖，达到治疗的目的。值得一提的是，上述两项研究所用到的研究技术均为诺奖级的。AndrewZ.Fire和CraigC.Mello因发现RNA干扰（RNAi）现象获得了年诺贝尔生理学或医学奖；JenniferDoudna和EmmanulleCharpentier凭借解析CRISPR/Cas9基因编辑的工作原理获得了年诺贝尔化学奖。在可预期的未来，我们也看到了以基因治疗为代表的新型治疗方案使得许多原本难以根治的遗传疾病拥有了治愈的希望。参考文献：
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