研究人员发现了允许基因转移到循环血液干细胞的早期出生后窗口，从而推动了遗传疾病潜在治疗方法的开发。意大利米兰圣拉斐尔-特莱松基因治疗研究所（SR-Tiget）的科学家团队发现，在出生后不久的某个特定时期，可以通过直接在体内进行基因治疗有效地靶向循环血液干细胞。
图示显示了出生后早期血液循环中血液干细胞的高效运输如何促成慢病毒载体介导的体内基因转移。图片来源：Ella Maru 工作室
这项研究发表在《自然》杂志上，为无需干细胞移植或化疗即可治疗某些遗传性血液疾病开辟了新的可能性。
SR-Tiget 因其在慢病毒载体基因治疗领域的领先地位而享誉国际，并在将先进研究转化为临床治疗方面拥有卓越的业绩。该研究由 Michela Milani 博士领导，并由 SR-Tiget 主任 Luigi Naldini 教授和该研究所组长 Alessio Cantore 博士指导。
使用慢病毒载体的基因治疗在体外实验中已取得重大临床成功。体外实验是指在实验室中对患者的干细胞进行基因改造，并在化疗后重新输回体内。一个显著的例子是SR-Tiget研发的针对异染性脑白质营养不良(MLD)的基因疗法，该疗法已在欧洲和美国获得批准。虽然这种方法有效，但它具有侵入性，并且需要大量资源。
这项新研究探索了一种替代方法：将慢病毒载体直接递送至血液中，即体内治疗。研究人员发现，新生小鼠（以及出生后两周内）血液循环中的造血干细胞和祖细胞 (HSPC) 数量显著多于成年小鼠。这一早期出生后窗口期使得基因转移能够通过简单的注射进行，从而实现长期植入并产生多种类型的血细胞。
该研究的主要作者米凯拉·米拉尼（Michela Milani）及其研究团队——SR-TIGET 主任路易吉·纳尔迪尼（Luigi Naldini）和研究组组长阿莱西奥·坎托雷（Alessio Cantore）。图片来源：圣拉斐尔-特莱松基因治疗研究所 (SR-TIGET)
米拉尼博士表示：“血液干细胞出生后需要从肝脏（它们在妊娠最后几个月一直驻扎在那里）转移到骨髓，最终安家落户。我们发现，由于它们在血液循环中如此移动，因此更容易通过静脉注射载体获取，从而进行基因改造，而无需在体外采集和加工。”
研究人员在三种遗传疾病的小鼠模型上测试了这种方法：
ADA-SCID 是一种因缺乏功能性淋巴细胞而导致的严重免疫缺陷。
常染色体隐性骨石化症是一种因参与骨重塑的血液来源细胞缺陷而导致的骨病。
范可尼贫血是一种由DNA修复受损引起的骨髓衰竭综合征，尤其影响干细胞。范可尼贫血模型的研究由西班牙马德里CIEMAT/CIBERER的Paula Rio和Juan Bueren合作开展。
在这三种模型中， 体内基因转移均带来了显著的治疗益处，延长了寿命。值得注意的是，在范可尼贫血症中，经过矫正的干细胞逐渐重新填充血液系统，并防止了骨髓衰竭，这与人类基因治疗研究中观察到的相对于缺陷细胞的生存和生长优势如出一辙。
为了进一步增加循环干细胞数量并扩大治疗窗口，该团队使用了临床批准的动员药物（G-CSF 和普乐沙福）来迫使干细胞离开其组织微环境，从而实现了更高的基因转移效率，并将治疗/干预窗口扩展到老年小鼠。他们还优化了慢病毒载体，以提高其稳定性和摄取率。
重要的是，研究小组在人类新生儿血液中以及出生后头几个月也检测到了循环造血干细胞（HSPC），这与他们在小鼠中的观察结果一致。这些数据支持了这样的假设：这种机会之窗也可能存在于人类身上。
“这项研究证明了，在生命早期短暂但易于操作的时期，将慢病毒基因递送至血液干细胞，可作为一种血液疾病的基因治疗策略。虽然目前与现有的体外疗法相比，其效率仍然有限，但如果在人类婴儿身上复制，或许足以使某些遗传疾病（例如严重的免疫缺陷或范可尼贫血）受益，”Cantore博士说道。
纳尔迪尼教授补充道：“有趣的是，当我们从成年小鼠或人类血液中提取干细胞时，即使动员起来，它们也需要激活刺激才能实现有效的慢病毒基因转移。相反，在早期阶段，不仅循环中有更多的干细胞，而且它们对基因转移的适应性也更强。进一步的研究将探究这种更高适应性的生物学基础，以及如何在以后的年龄复制这种适应性。”
编译自/ScitechDaily
