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β-地中海贫血症是一组遗传性溶血性贫血,其共同特点是由于珠蛋白基因的缺陷使血红蛋白中的珠蛋白肽链有一种或几种合成减少或不能合成。导致血红蛋白的组成成分改变,本组疾病的临床症状轻重不一,大多表现为慢性进行性溶血性贫血。
年1月7号,华东师范大学李大力、刘明耀及广西医科大学赖永榕共同通讯在CellResearch上在线发表了题为Reactivationofγ-globinexpressionthroughCas9orbaseeditortotreatβ-hemoglobinopathies的研究论文,该研究利用Cas9:sgRNARNP的电穿孔来编辑造血干/祖细胞(HSPC)中的HBG1/2启动子,成功地在β地中海贫血患者衍生的HSPC中达到了85%的平均编辑效率,导致γ-珠蛋白mRNA表达增加(相对于α-珠蛋白的表达率高达%),并提高了终末红系分化率。重要的是,研究还发现BCL11A结合位点(TGCCA:-至-)是抑制γ-珠蛋白的关键,是碱基编辑器hA3A-BE3诱导HBG表达突变和升高的理想靶点。
β-血红蛋白基因的突变是成人血红蛋白(HbA;α2β2)的重要组成部分,其结果要么是产生异常的镰状血红蛋白导致镰状细胞病,要么是β-血红蛋白合成不足导致β-地中海贫血。这两种主要形式的β血红蛋白病导致红细胞生成受损和危及生命的贫血。临床证据表明,重新激活通常在出生后因某些基因突变而沉默的胎儿γ-珠蛋白(HBG)基因表达可以改善β-血红蛋白病的临床过程。在β地中海贫血中,升高的胎儿γ-珠蛋白水平与α-珠蛋白相互作用形成胎儿血红蛋白(HbF;α2-γ2),使α/β样珠蛋白比例恢复,在SCD中,γ-珠蛋白减少HBS聚合。再激活HBG表达有两种主要策略:降低HBG1/2启动子区域关键反式作用抑制因子(如BCL11A)的表达或抑制顺式调节元件的缺失。
为了制定临床实施的实用策略,研究人员利用Cas9:sgRNARNP的电穿孔来编辑造血干/祖细胞(HSPC)中的HBG1/2启动子。研究成功地在β地中海贫血患者衍生的HSPC中达到了85%的平均编辑效率,导致γ-珠蛋白mRNA表达增加(相对于α-珠蛋白的表达率高达%),并提高了终末红系分化率。重要的是,研究还发现BCL11A结合位点(TGCCA:-至-)是抑制γ-珠蛋白的关键,是碱基编辑器hA3A-BE3诱导HBG表达突变和升高的理想靶点。
HBG1/2启动子的基因组编辑可重新激活γ-珠蛋白的表达并改善β-地中海贫血症
总之,研究通过Cas9:sgRNA和hA3A-BE3:sgRNARNP电穿孔,证明了高效的HBG促进器编辑和γ-珠蛋白再激活β-地中海贫血患者衍生的HSPC,这表明了一种临床上适用的治疗β-血红蛋白病的无选择方法。理论上,HBG1/2启动子的编辑不会影响其他基因,并且在安全性方面具有优势,特别是在长期成人干细胞中。
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