近日发布在《自然》(Nature)杂志上的一篇文章,提出利用基因编辑方法切割一小段DNA或可治疗镰状细胞病,这为诸如地中海贫血等其他的血红蛋白疾病的治疗提供新的思路。
这项研究来自Dana-Farber/波士顿儿童医院癌症及血液疾病中心,大牛们:波士顿儿童医院的Stuart Orkin博士、Daniel Bauer博士,及哈佛-麻省理工Broad研究所的张锋(Feng Zhang)博士共同领导了这项研究。
镰状细胞病是一种影响血液红细胞的遗传性血液疾病。患有镰状细胞病患者的红细胞大多含有血红蛋白的异常类型血红蛋白S。有时,这些红细胞成为镰刀形(月牙形),不能通过小血管。当镰状细胞堵塞小血管,身体部分的血供减少,最终导致不能接收正常血供的身体组织损坏。这是镰状细胞病引起并发症的原因。目前该病没有治愈药物。
正常红细胞的血红蛋白含有血红蛋白A。血红蛋白S和C是异常类型的血红蛋白。镰状细胞病患者产生不同形式的血红蛋白被称为血红蛋白S(S代表镰刀)。含有血红蛋白S的红细胞存活通常约16天。这些红细胞变得僵硬,形状扭曲难以穿过人体的小血管。
这种疾病是成年血红蛋白的变异造成的,而非胎儿血红蛋白变异。靶定负责胎儿血红蛋白向成年血红蛋白切换的是BCL11A基因,在2011年,研究人员发现在小鼠中沉默BCL11a可以扭转镰状细胞病。
在2013年,Orkin博士发现了在红细胞中引导BCL11A表达的增强子,这一研究成果发表在《科学》(science)杂志上。
BCL11A基因是切换血红蛋白形式的关键人物,但背后操控这一切的却是增强子。他们发现这一增强子DNA序列中一些自然发生的有益变异能够下调红细胞中的BCL11A表达水平。
可谓天时地利人和,于是,利用最近大热的技术手段——CRISPR的基因编辑工具,研究小组在来自人类供体的造血干细胞中沿着整个这一增强子一步步删除微小的DNA片段,然后诱导这些细胞成熟为红细胞。喜人的结果呈现:红细胞中的胎儿血红蛋白的数量显着增高。
为什么会这样?研究人员证实,利用CRISPR切割时可生成高水平胎儿血红蛋白的增强子特异位点,从而使胎儿血红蛋白表达水平升高。
走出微观的世界,回归到疾病治疗上。相比起简单粗暴地破坏BCL11A基因,在造血干细胞中靶向编辑BCL11A的增强子, 是治疗SCD和相关疾病的一种有吸引力又可行的方法。
启示:射人先射马,擒贼先擒王。怎么解?就是Orkin说的,“现在我们将目标放在了改造一种致病基因(人)的调控因子(马)上。这是一种非常不同的疾病治疗方法。”
(责任编辑:lgh)