使用無害病毒將校正基因插入小鼠血細胞，聖裘德兒童研究醫院的科學家們緩解了鐮狀細胞病的病理學。在他們的研究中，研究人員發現接受治療的小鼠與正常小鼠基本沒有區別。儘管科學家們警告說，將基因療法應用於人類存在重大技術障礙，但他們相信新療法將成為該疾病的重要治療方法。
鐮狀細胞病影響全球數百萬人，是由於β-珠蛋白（血紅蛋白的一種蛋白質成分）基因中的微小遺傳缺陷引起的。這種缺陷導致含血紅蛋白的紅細胞傾向於變形、結塊和分裂。由此產生的血管堵塞會導致大腦中的小中風，從而導致認知功能障礙，並對腎臟、肝臟、脾臟和肺造成損害。這種疾病的唯一永久治愈方法是骨髓移植，為接受者提供可形成正常β-珠蛋白的造血細胞。然而，由於缺乏兼容的供體，這種移植很少見。
研究人員早就知道，這種疾病的症狀可以通過持續存在於紅細胞中的未成熟胎兒形式的血紅蛋白來緩解。這種通常在出生後消失的未成熟血紅蛋白不含β-珠蛋白，而是另一種稱為γ-珠蛋白的形式。聖裘德研究人員發現，用藥物羥基脲治療患者可促進胎兒血紅蛋白的形成並緩解疾病症狀。
“雖然這是一種非常有用的疾病治療方法，但我們的研究表明，如果我們可以使用基因轉移來永久增加胎兒血紅蛋白水平，就有可能治愈這種疾病，”M. Derek Persons 說。D.，Ph. D.，聖猶達血液科助理成員。
他和他的同事開發了一種使用無害病毒載體將γ-珠蛋白基因插入造血細胞的技術。研究人員提取了造血細胞，在培養皿中進行病毒基因插入，然後將改變的造血細胞重新引入體內。希望這些細胞能永久生成含有胎兒血紅蛋白的紅細胞，從而緩解疾病。
在《分子療法》雜誌的高級在線期刊上報導的實驗中，研究人員使用了一種與患有鐮狀細胞病的人類具有基本相同遺傳缺陷和症狀的小鼠品系。科學家們將γ-珠蛋白基因引入小鼠的造血細胞，然後將這些改變的細胞引入小鼠體內。
研究人員發現，在引入改變的造血細胞幾個月後，小鼠的紅細胞中繼續產生γ-珠蛋白。
“當我們檢查經過治療的小鼠時，我們可以用我們的方法檢測到很少的疾病，如果有的話，”該論文的資深作者Persons說。 “小鼠沒有出現貧血，器官功能基本正常。”
研究人員還將原始處理過的小鼠的改變的造血細胞移植到第二代鐮狀細胞小鼠中，以表明γ-珠蛋白基因已永久地整合到造血細胞中。移植五個月後，第二代小鼠也表現出胎兒血紅蛋白的產生和疾病的糾正。
“我們對我們的結果感到非常鼓舞，”相關人士說。 “他們首次證明，可以通過基因治療來糾正鐮狀細胞病以產生胎兒血紅蛋白。我們認為，與其他方法。"
雖然Persons認為小鼠實驗將導致對人類的治療，但他警告說，仍然需要克服技術障礙。 “在小鼠細胞中實現高水平的基因插入比在人類細胞中要容易得多，”他說。 “在我們的小鼠實驗中，我們經常看到每個細胞中插入一到兩個γ-珠蛋白基因拷貝。然而，在人類中，這種插入率至少要低一百倍。”
Persons的實驗室目前正在與其他動物和人類細胞合作開發方法，以實現足夠高的基因插入率，使基因療法在臨床上有用。
本文的其他作者包括 Tamara Pestina、Phillip Hargrove、Dennis Jay、John Gray 和 Kelli Boyd（都來自 St. Jude）。
