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β-地贫患者 有望自己救自己
广州专家团队通过基因编辑技术修复β-地贫缺陷基因,有望实现β-地贫自体移植

β-地中海贫血,是不少家长闻之色变的一种常见的遗传性疾病,在两广地区尤其高发。目前,临床上根治地贫的唯一的方法,就是造血干细胞(HSCs)异体移植。然而,地贫患者找到相匹配的脊髓捐赠者的几率极低,因此,大多数患者只能靠不断地输血以维持生命。如果不进行干预,患儿通常活不过一岁。

近日,广医三院广东省产科重大疾病重点实验室和广东省高校生殖与遗传重点实验室主任孙筱放教授带领的团队,使用基因编辑技术,成功纠正了β-地贫患者体细胞中的致病基因——β-珠蛋白(HBB)的基因突变,并通过诱导多能干细胞(iPSCs)使其诱导分化出正常的造血干细胞,从而实现患者的自体移植治疗。这是全球首次使用这种方法对导致地贫的缺陷基因进行修复,也是目前最先进的方法。这一技术如果用于临床,β-地贫患者将有望“自己救自己”。相关研究已发表在创刊逾百年的国际经典生化杂志《Journal of Biological Chemistry》上。

医学指导/广医三院广东省产科重大疾病重点实验室和广东省高校生殖与遗传重点实验室主任孙筱放教授、广医三院广东省产科重大疾病重点实验室和广东省高校生殖与遗传重点实验室副研究员牛晓华

新技术:

通过基因编辑,修复突变基因并实现自体移植

如何解决异体移植和输血治疗中的难题?广医三院广东省产科重大疾病重点实验室和广东省高校生殖与遗传重点实验室主任孙筱放教授的团队在反复研究中,另辟蹊径,探索了一种新的治疗策略,即对β-地贫患者诱导多能干细胞(iPSCs)中的HBB基因突变进行修复,并通过诱导多能干细胞(iPSCs)分化出正常的造血干细胞,然后移植回地贫患者体内,最终实现地贫患者自体移植。“目前,这一技术已经在小鼠身上获得成功,接下来将在大型动物上进行实验。”

这种新技术大致分为四步:

1.从患者的外周血中提取体细胞;

2.通过基因编辑技术在iPSCs层面,对患者体细胞中导致地贫的HBB基因中的CD41/42(-CTTT)突变进行修复,并保留iPSCs的多能性和多分化能力;

3.利用iPSCs诱导分化出正常的造血干细胞

4.正常的造血干细胞能分化出红细胞,

5.地贫患者实现自体移植

不过,孙筱放也指出,目前想要通过iPSCs诱导多能干细胞用于临床治疗β-地贫仍有许多瓶颈:首先,在iPSC诱导过程中,基因组重排可能会导致iPSC细胞的基因不稳定,从而可能产生新的基因突变,其中有一些突变可能与肿瘤的发生有关;其次,iPSCs分化的造血干细胞与正常的造血干细胞仍有一定的差距。

β-地中海贫血:

因基因突变致病,如不干预活不过一岁

据孙筱放介绍,β-地中海贫血是东南亚人群中常见的一类遗传性疾病。在我国,长江以南各省是地中海贫血的高发区,两广地区发生率尤其高。

孙筱放解释,β-地中海贫血,就是因为β-珠蛋白(HBB)这一基因的突变导致的。HBB的基因突变包括三种基因型:CD41/42(-CTTT)、CD17(A>T)和IVS2-654(C>T),这是中国最常见的β-地贫基因突变,其中CD41/42(-CTTT)是两广人群中最常见的地贫致病原因。

“HBB基因的突变,会导致β血红蛋白的合成缺陷,造成红细胞生成障碍。”孙筱放说,而红细胞是氧的携带者,负责将氧运输至全身,以支持机体生存。当出现红细胞生成障碍,体内红细胞缺失,地中海贫血患者就会出现发育障碍、器官功能障碍等临床症状。如不及时治疗,会导致死亡。“地贫的诸多症状,在新生儿出生的半年后就会逐步显现,如果不进行干预,孩子往往活不过一岁。”

疗法1:不断“换血”维持生命

广医三院广东省产科重大疾病重点实验室和广东省高校生殖与遗传重点实验室副研究员牛晓华介绍,治疗地贫,目前只有两种治疗方法。其中之一,就是通过不断地输血,给患者补充红细胞维持生命。

但是,这种治疗方法,一方面患者每两周就需要经历一次几乎“全身性”的换血,一旦停止就会危及生命;另一方面,长期地依赖输血,会给患儿家庭带来巨大的经济负担。

“以两周换一次血的频率,患儿一年的输血费用就高达4万元,再加上其他治疗,如果患儿存活十年,至少需要费用60万元。”他说,更重要的是,输血补充红细胞的治疗方法,只能治标,不能治本。

疗法2:造血干细胞移植

“治疗地贫的另一种治疗方法就是造血干细胞移植。这是目前临床上唯一能根治地贫的方法。”牛晓华说,造血干细胞移植的治疗原理在于,将正常人的造血干细胞移植给地贫患者,使地贫患者能够诱导分化出足够的红细胞。


然而,目前造血干细胞移植只能是异体移植。这就跟其他器官的异体移植一样,面临着配型的难题。因为在人群中找到能成功配型的健康捐献者的几率极其有限,据统计,异体基因配型成功的概率在三万分之一到一百万分之一之间。

目前,造血干细胞能完全匹配的供体,大多只出现在有血缘关系的父母亲和兄弟姐妹中。牛晓华说,由于孩子从父亲和母亲的身上各获得一半的基因,因此,患儿通常与父亲或者母亲的配型是50%相合,俗称半相合。在兄弟姐妹中,与同卵双胞胎的配型是100%,与亲兄弟姐妹之间的相合概率是25%。“堂、表兄弟姐妹之间的配型相合概率也是极低的。”

牛晓华介绍,造血干细胞移植的费用高达50万元左右,对于大多数地贫患者和家庭而言是一种奢望。(记者黄蓉芳 实习生林子琳 通讯员白恬)
(作者:  编辑:康康  来源:广州日报)
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