米兰圣拉斐尔泰莱顿基因治疗研究所（SR-Tiget）的科学家发现，使用CRISPR-Cas9与AAV6载体进行基因编辑会在血液干细胞中引发炎症和衰老样反应，从而影响其长期再生能力。
这项研究发表在《细胞报告医学》杂志上，概述了克服这一障碍的新策略，提高了基于基因编辑疗法的安全性和有效性，特别是针对遗传性血液疾病。
该研究由SR-Tiget的小组负责人、纽约干细胞基金会罗伯逊研究员及帕维亚高级研究学院副教授Raffaella Di Micco领导，并与SR-Tiget主任Luigi Naldini以及多个欧洲研究伙伴合作完成。
揭示基因编辑中的隐藏挑战：衰老
基于同源定向修复（HDR）的基因编辑在造血干细胞和祖细胞（HSPCs）中显示出巨大的潜力，用于治疗遗传性血液疾病。
尽管HDR技术在实验室环境中表现出强大的潜力，但在临床应用中实现安全有效的治疗仍是一个重大挑战。虽然该技术在实验室中表现良好，但在不损害其功能的情况下，在人体造血干细胞中实现可靠且持久的效果仍然非常困难。
Di Micco团队在SR-Tiget发现，CRISPR-Cas9编辑，尤其是使用AAV6载体递送修复模板时，会激活强烈的DNA损伤反应（DDR）和由p53和IL-1/NF-κB途径驱动的炎症信号。这导致炎症和类似衰老的状态，减少了移植后编辑细胞的再生能力。
“我们发现一部分经过基因编辑的造血干细胞表现出早衰的迹象，”Di Micco博士解释说。“这降低了它们在移植后再生血液细胞的能力，限制了基因疗法的长期成功和治疗效果。”
“我们惊讶地发现，即使在移植几个月后，这些衰老样的特征仍然存在，”该研究的第一作者、Di Micco实验室的项目负责人Anastasia Conti博士说。“我们的研究结果表明，干细胞保留了对基因工程过程的记忆。这些不良影响不仅仅是短暂的压力反应——它们可能导致干细胞功能的长期损害。”
通过减轻衰老来提高基因编辑细胞的表现
为了对抗这种不良效应，研究人员测试了两种互补策略：暂时抑制p53和使用抗炎药物，特别是已获临床批准的IL-1受体拮抗剂阿那白滞素。
Conti博士说：“这两种方法都显著降低了编辑后的HSPCs中的衰老标志物，并提高了它们在临床前模型中再生健康、多样化的血液系统的能力。重要的是，阿那白滞素还减少了潜在的基因毒性事件，如大段缺失和易位，表明其比单独抑制p53更安全。”
Di Micco博士总结道：“我们的研究表明，在基因编辑过程中调节炎症和衰老相关反应可以保持编辑后造血干细胞的适应性，并在长期内实现更稳定和多克隆的造血重建。”
“这些发现有助于解释最近涉及HDR基因编辑的临床试验中观察到的一些挫折，并提供了一条具体的路径来改善结果。所提出的策略对于需要长期矫正和干细胞植入的疾病特别有价值，例如免疫缺陷或骨髓衰竭综合征。”
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