撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

利用同源定向修復（HDR）技術對造血干細胞/祖細胞（HSPC）進行基因編，為遺傳性疾病的長期基因校正帶來了希望。

然而，由 CRISPR-Cas9/AAV6 介導的細胞反應會損害經過 HDR 編輯的 HSPC 的長期再增殖潛能，對臨床轉化的安全性和有效性產生不利影響。

2025 年 6 月 3 日，意大利圣拉斐爾科學研究所（IRCCS）的研究人員在 Cell 子刊Cell Reports Medicine上發表了題為：Senescence and inflammation are unintended adverse consequences of CRISPR-Cas9/AAV6-mediated gene editing in hematopoietic stem cells 的研究論文。

該研究表明，CRISPR-Cas9/AAV6介導的對造血干細胞的基因編輯，會帶來衰老和炎癥等意外不良后果，從而影響基因治療效果和安全性。該研究進一步發現，使用 IL-1 信號拮抗劑阿那白滯素（Anakinra）治療，可以增強 HDR 編輯細胞的多克隆產量，同時最大限度地降低編輯相關的遺傳毒性風險。

總的來說，這項研究提出了克服基于 HDR 編輯的 HSPC 基因療法關鍵障礙的策略，為提高其在臨床應用中的療效和安全性提供了框架。

在造血干細胞/祖細胞（HSPC）中進行基因編輯，代表了一種針對免疫、血液和代謝遺傳疾病的變革性基因治療方法。諸如CRISPR-Cas9系統之類的基因編輯平臺，可通過 DNA 雙鏈斷裂（DSB）進行基因敲除，或與 DNA 模板遞送相結合進行定點基因敲入。這些 DNA 模板，通常使用腺相關病毒載體 6 型（AAV6）進行遞送。

高效的同源定向修復（HDR）基因編輯的一個主要限制因素是更原始的造血干細胞（HSC）處于靜止狀態。體外培養條件的優化、促進細胞周期進程以利于 HDR 以及選擇最合適的 DNA 模板遞送載體，這些措施僅在一定程度上提高了長期再增殖 HDR 編輯的人類 HSPC 的產量。

優化體外培養條件、促進細胞周期進程以有利于 HDR，以及選擇最合適的 DNA 模板遞送載體，這些措施僅在一定程度上提高了長期再增殖的 HDR 編輯的人類HSPC 的產量。此外，由核酸酶誘導的 DNA 雙鏈斷裂（DSB）激活的 p53 介導的 DNA 損傷反應（DDR）會迅速且不利地影響 HSPC 的適應性，并且 HDR 編輯的 HSPC 對其表現出更高的敏感性。AAV6 或慢病毒載體的暴露也會引發 p53 反應，放大 DNA 雙鏈斷裂效應，并降低異種移植中的克隆多樣性。與臨床前研究結果一致，一項使用 AAV6 進行 HDR 基因編輯的臨床試驗就因為嚴重造血恢復延遲而被叫停。

在基因編輯期間短暫抑制 p53 能有效減輕基因編輯誘導的 DNA 損傷反應（DDR）所帶來的不良影響。然而，p53 完全失活會增加遺傳毒性風險，這凸顯了對該方法進行進一步安全性評估的必要性。盡管在 DDR 中存活下來的 HSPC 仍有可能植入，但它們是否仍保留著基因工程操作的長期記憶，這一點尚不清楚。

此外，持續的 DDR 信號與細胞衰老有關，細胞衰老是一種細胞周期停滯的狀態，在這種狀態下，細胞會發生深刻的代謝和炎癥重編程。衰老細胞通過炎癥分子可能會導致髓系偏移、慢性炎癥以及寡克隆造血。

在這項最新研究中，研究團隊發現，CRISPR-Cas9/AAV6 介導的人類造血干細胞/祖細胞（HSPC）的大范圍基因編輯會誘導類似衰老的表型和炎癥程序，從而損害 HDR 編輯的細胞的功能。該研究測試了在基因編輯期間預防衰老的策略，使工程化的 HSPC 能夠實現長期的多克隆重建，并評估了這些策略對基因組完整性的影響。應用這些策略有可能提高基于 HDR 的臨床應用的效率和安全性。

具體來說，該研究揭示了在基因工程造血干細胞/祖細胞（HSPC）中，由 p53 和 IL-1/NF-κB 激活引發的一種持久的衰老樣反應，這種反應限制了長期移植實驗中的移植物大小和克隆多樣性。

研究團隊證明，短暫抑制 p53 或阻斷炎癥通路，可減輕衰老相關反應，從而提高編輯后的 HSPC 的再增殖能力。重要的是，該研究確定了使用阿那白滯素（一種 IL-1 信號傳導拮抗劑）進行治療是一種很有前景的策略，能夠增強 HDR 編輯細胞的多克隆輸出，同時將編輯過程帶來的基因毒性風險降至最低。

該研究的核心發現：

• CRISPR-Cas9/AAV6 基因編輯引發衰老和炎癥程序；

• 經過 HDR 編輯的造血干細胞/祖細胞顯示出最高的衰老標志物積累量；

• 減緩衰老可增強多克隆長期造血重建；

• 阿那白滯素治療，可降低基因編輯相關的遺傳毒性風險。

總的來說，這項研究提出了克服 CRISPR-Cas9/AAV6 介導的 HDR 編輯造血干細胞/祖細胞（HSPC）基因治療中關鍵障礙的策略，為提高其在臨床應用中的有效性和安全性提供了框架。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(25)00230-7