摘要：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，使用CRISPR-Cas9結(jié)合AAV6載體進(jìn)行基因編輯，可能會(huì)觸發(fā)血液干細(xì)胞的炎癥和衰老樣反應(yīng)。
米蘭圣拉斐爾Telethon基因治療研究所（SR-Tiget）的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，使用CRISPR-Cas9結(jié)合AAV6載體進(jìn)行基因編輯，可能會(huì)觸發(fā)血液干細(xì)胞的炎癥和衰老樣反應(yīng)，損害其長(zhǎng)期再生血液系統(tǒng)的能力。該研究發(fā)表于Cell Reports Medicine，概述了克服這一障礙的新戰(zhàn)略，提高了基于基因編輯的遺傳性血液疾病治療的安全性和有效性。
該研究由SR-Tiget小組組長(zhǎng)、紐約干細(xì)胞基金會(huì)Robertson研究員、Pavia高等研究院（IUSS）副教授Raffaella Di Micco博士領(lǐng)導(dǎo)，與SR-Tige主任Luigi Naldini教授和幾個(gè)歐洲研究伙伴合作。
圖1 衰老與炎癥是CRISPR-Cas9/AAV6介導(dǎo)的造血干細(xì)胞基因編輯中非預(yù)期的有害后果揭示衰老是基因編輯中的一個(gè)潛在挑戰(zhàn)
基于同源定向修復(fù)（HDR）的造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞（HSPCs）基因編輯在遺傳性血液病的治療中具有巨大的前景。盡管在基于HDR的基因編輯方面取得了重大進(jìn)展，但將這些方法轉(zhuǎn)化為患者安全有效的臨床治療仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。雖然該技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中顯示出強(qiáng)大的潛力，但事實(shí)證明，在不損害人類(lèi)造血干細(xì)胞功能的情況下，實(shí)現(xiàn)可靠、持久的結(jié)果確實(shí)很困難。SR-Tiget的Di-Micco團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，CRISPR-Cas9編輯，尤其是使用AAV6載體傳遞修復(fù)模板時(shí)，激活了由p53和IL-1/NF-κB通路驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)烈DNA損傷反應(yīng)（DDR）和炎癥信號(hào)。這導(dǎo)致炎癥以及一種衰老狀態(tài)，降低移植后編輯細(xì)胞的再生能力。
SR-Tiget小組組長(zhǎng)Raffaella Di Micco博士說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)，一部分經(jīng)基因檢測(cè)的造血干細(xì)胞顯示出過(guò)早衰老的跡象。這降低了他們?cè)谝浦埠笤偕?xì)胞的能力，從而限制了基因治療。"
該研究的第一作者、Di Micco博士實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Anastasia Conti博士說(shuō)：“我們對(duì)移植后數(shù)月內(nèi)衰老樣特征的持續(xù)存在感到驚訝。我們的發(fā)現(xiàn)表明，干細(xì)胞保留了基因工程過(guò)程的記憶。這些不良反應(yīng)不僅是短暫的應(yīng)激反應(yīng)，還可能導(dǎo)致干細(xì)胞功能的持續(xù)損害。”
圖2 CRISPR-Cas9/AAV6介導(dǎo)的人類(lèi)造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞（HSPCs）基因編輯會(huì)觸發(fā)細(xì)胞衰老與炎癥反應(yīng)通路激活
緩解衰老，實(shí)現(xiàn)基因工程細(xì)胞的卓越性能
為了抵消這種不利影響，研究人員測(cè)試了兩種互補(bǔ)策略：暫時(shí)抑制p53和使用消炎藥藥物，尤其是Anakina，一種臨床批準(zhǔn)的IL-1受體拮抗劑。
“這兩種方法都顯著降低了編輯過(guò)的HSPC中的衰老標(biāo)記物，并提高了它們?cè)谂R床前模型中再生健康多樣血液系統(tǒng)的能力。重要的是，Anakina還減少了潛在的基因毒性事件，例如大的缺失和移位，這表明與單獨(dú)抑制p53相比，Anakinra更安全。”
“我們的研究表明，在基因編輯過(guò)程中調(diào)節(jié)炎癥和衰老相關(guān)反應(yīng)可以保持編輯后的造血干細(xì)胞的適合性，并能夠長(zhǎng)期實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的多克隆造血重建。這些發(fā)現(xiàn)有助于解釋最近在基于HDR的基因編輯的臨床試驗(yàn)中觀察到的血液干細(xì)胞失敗案例，為提高療效提供了具體途徑。
Di Micco博士總結(jié)道：“對(duì)于需要長(zhǎng)期矯正和干細(xì)胞移植的疾病，如免疫缺陷或骨髓衰竭綜合征，所提出的策略可能特別有價(jià)值。”
參考資料
[1] Senescence and inflammation are unintended adverse consequences of CRISPR-Cas9/AAV6-mediated gene editing in hematopoietic stem cells
摘要：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，使用CRISPR-Cas9結(jié)合AAV6載體進(jìn)行基因編輯，可能會(huì)觸發(fā)血液干細(xì)胞的炎癥和衰老樣反應(yīng)。
米蘭圣拉斐爾Telethon基因治療研究所（SR-Tiget）的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，使用CRISPR-Cas9結(jié)合AAV6載體進(jìn)行基因編輯，可能會(huì)觸發(fā)血液干細(xì)胞的炎癥和衰老樣反應(yīng)，損害其長(zhǎng)期再生血液系統(tǒng)的能力。該研究發(fā)表于Cell Reports Medicine，概述了克服這一障礙的新戰(zhàn)略，提高了基于基因編輯的遺傳性血液疾病治療的安全性和有效性。
該研究由SR-Tiget小組組長(zhǎng)、紐約干細(xì)胞基金會(huì)Robertson研究員、Pavia高等研究院（IUSS）副教授Raffaella Di Micco博士領(lǐng)導(dǎo)，與SR-Tige主任Luigi Naldini教授和幾個(gè)歐洲研究伙伴合作。
圖1 衰老與炎癥是CRISPR-Cas9/AAV6介導(dǎo)的造血干細(xì)胞基因編輯中非預(yù)期的有害后果揭示衰老是基因編輯中的一個(gè)潛在挑戰(zhàn)
基于同源定向修復(fù)（HDR）的造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞（HSPCs）基因編輯在遺傳性血液病的治療中具有巨大的前景。盡管在基于HDR的基因編輯方面取得了重大進(jìn)展，但將這些方法轉(zhuǎn)化為患者安全有效的臨床治療仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。雖然該技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中顯示出強(qiáng)大的潛力，但事實(shí)證明，在不損害人類(lèi)造血干細(xì)胞功能的情況下，實(shí)現(xiàn)可靠、持久的結(jié)果確實(shí)很困難。SR-Tiget的Di-Micco團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，CRISPR-Cas9編輯，尤其是使用AAV6載體傳遞修復(fù)模板時(shí)，激活了由p53和IL-1/NF-κB通路驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)烈DNA損傷反應(yīng)（DDR）和炎癥信號(hào)。這導(dǎo)致炎癥以及一種衰老狀態(tài)，降低移植后編輯細(xì)胞的再生能力。
SR-Tiget小組組長(zhǎng)Raffaella Di Micco博士說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)，一部分經(jīng)基因檢測(cè)的造血干細(xì)胞顯示出過(guò)早衰老的跡象。這降低了他們?cè)谝浦埠笤偕?xì)胞的能力，從而限制了基因治療。"
該研究的第一作者、Di Micco博士實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Anastasia Conti博士說(shuō)：“我們對(duì)移植后數(shù)月內(nèi)衰老樣特征的持續(xù)存在感到驚訝。我們的發(fā)現(xiàn)表明，干細(xì)胞保留了基因工程過(guò)程的記憶。這些不良反應(yīng)不僅是短暫的應(yīng)激反應(yīng)，還可能導(dǎo)致干細(xì)胞功能的持續(xù)損害。”
圖2 CRISPR-Cas9/AAV6介導(dǎo)的人類(lèi)造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞（HSPCs）基因編輯會(huì)觸發(fā)細(xì)胞衰老與炎癥反應(yīng)通路激活
緩解衰老，實(shí)現(xiàn)基因工程細(xì)胞的卓越性能
為了抵消這種不利影響，研究人員測(cè)試了兩種互補(bǔ)策略：暫時(shí)抑制p53和使用消炎藥藥物，尤其是Anakina，一種臨床批準(zhǔn)的IL-1受體拮抗劑。
“這兩種方法都顯著降低了編輯過(guò)的HSPC中的衰老標(biāo)記物，并提高了它們?cè)谂R床前模型中再生健康多樣血液系統(tǒng)的能力。重要的是，Anakina還減少了潛在的基因毒性事件，例如大的缺失和移位，這表明與單獨(dú)抑制p53相比，Anakinra更安全。”
“我們的研究表明，在基因編輯過(guò)程中調(diào)節(jié)炎癥和衰老相關(guān)反應(yīng)可以保持編輯后的造血干細(xì)胞的適合性，并能夠長(zhǎng)期實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的多克隆造血重建。這些發(fā)現(xiàn)有助于解釋最近在基于HDR的基因編輯的臨床試驗(yàn)中觀察到的血液干細(xì)胞失敗案例，為提高療效提供了具體途徑。
Di Micco博士總結(jié)道：“對(duì)于需要長(zhǎng)期矯正和干細(xì)胞移植的疾病，如免疫缺陷或骨髓衰竭綜合征，所提出的策略可能特別有價(jià)值。”
參考資料
[1] Senescence and inflammation are unintended adverse consequences of CRISPR-Cas9/AAV6-mediated gene editing in hematopoietic stem cells
