刘如谦使用单碱基编辑，首次修复镰状细胞病致病突变

【刘如谦使用单碱基编辑，首次修复镰状细胞病致病突变】

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撰文 | 王聪
镰状细胞病（SCD），是一种常染色体隐型遗传病，是由表达β-珠蛋白的HBB基因突变引起，突变导致β-珠蛋白上第六位原本的谷氨酸被替换成缬氨酸，进而导致红细胞形态异常，呈现镰刀型，因此也叫做镰刀状细胞贫血症。
镰状细胞病患者会出现包括贫血、严重急性和慢性疼痛、免疫缺陷、多器官衰竭，甚至早逝。骨髓移植是根治这种遗传疾病的方法，然而，骨髓移植费用巨大、配型极其困难，因此，绝大多数患者只能依赖频繁输血维持生命，不仅给家庭带来极大经济负担，患者的生活质量也很低。
近年来，基因治疗技术的崛起为彻底治愈这种严重遗传病带来了新希望。之前有临床研究通过慢病毒导入β样珠蛋白基因，或使用CRISPR-Cas9基因编辑抑制BCL11A基因，从而重新激活γ-珠蛋白表达，弥补β-珠蛋白的缺失。详情：NEJM：CRISPR基因编辑人类临床试验，治愈两种遗传性贫血症
但是，这两种方法都具有一定的缺陷，慢病毒载体存在插入突变风险， CRISPR-Cas9造成DNA双链断裂，会带来片段插入、缺失、易位、染色体片段丢失、染色体碎裂、p53激活等多种潜在风险。而且这两种方法都没有消除致病性的突变β-珠蛋白，都属于“曲线救国” 。
2021年6月2日，单碱基编辑技术开创者刘如谦（David Liu）等人在 Nature 发表了题为：Base editing of haematopoietic stem cells rescues sickle cell disease in mice 的研究论文。

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镰状细胞病（SCD）属于单碱基突变导致的单基因遗传病，因此，单碱基编辑技术能够修复这种突变，腺嘌呤碱基编辑器（ABE）能够将活细胞中的 A?T 碱基对转化为 G?C ，而无需造成 DNA 双链断裂，也无需供体 DNA 模板，具有更小的潜在风险。
在镰状细胞病中，编码 β-珠蛋白的第六位氨基酸的密码子 GAG 突变成了 GTG 。虽然腺嘌呤碱基编辑器（ABE）不能将 GTG 突变恢复成 GAG，但可以将转化为 GCG， GCG 是一种自然存在的非致病性变异，转化后于正常 β-珠蛋白无异。突变的基因型成为HBBS ，修复后的基因型成为HBBG 。

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刘如谦团队使用了他们于2020年利用噬菌体辅助进化技术开发的新型腺嘌呤碱基编辑器——ABE8e-NRCH 。
为了最大程度保证安全性，研究团队使用了 ABE8e-NRCH 蛋白 + sgRNA 组成的核糖核蛋白（RNP），或使用 ABE8e-NRCH mRNA + sgRNA，通过电穿孔导入CD34+造血干细胞和祖细胞（HSPC），对其进行进行碱基编辑。