英国科学家在10月12日出版的《自然》杂志上撰文指出，他们首次精确修正了一个肝病患者干细胞内的基因变异，经过修正的干细胞表现正常。科学家们表示，最新研究朝个性化疗法更近了一步。
在最新研究中，英国桑格研究所和剑桥大学的研究团队发现，α1-抗胰蛋白酶内的一个变异会导致一个缺陷。α1-抗胰蛋白酶是在肝脏内非常活跃的一个基因，负责在制造一种能抵抗过多炎症的蛋白。如果α1-抗胰蛋白酶发生变异，会让人罹患肝硬化和肺气肿，这是肝脏和肺最常见的遗传紊乱。
研究人员分别用人体诱导多能干细胞（能转化为多种身体组织）和直接提取的人体干细胞进行了实验，修正了这个对肝硬化和肺气肿负责的基因变异。他们相信，对有遗传缺陷患者的干细胞进行修正后，当将其重新引入该病人体内时，它们能治疗导致该疾病的遗传变异。
此前，剑桥大学的科学家们曾成功将取自遗传性肝病患者的一小块皮肤样本变成人体诱导多能干细胞，随后再将干细胞变成肝细胞。在这项研究的基础上，最新研究成功地精确修正了一个含有该变异的人体诱导多能干细胞中的α1-抗胰蛋白酶基因。
科学家们首先使用“分子剪刀”在正确的地方将该基因的基因组剪断，并用名为转座子的DNA（脱氧核糖核酸）“运输机”将正确版本的基因插入其中，再将该转座子序列从细胞中剔除，使人体诱导多能干细胞能转化为肝脏细胞，而在修正点没有出现任何DNA被破坏的“蛛丝马迹”。随后，科学家们通过在试管和老鼠实验中观察正常α1-抗胰蛋白酶蛋白的活动，证明这种经过修正的基因在他们制造出的肝脏细胞中非常活跃。
他们还直接从一个具有α1-抗胰蛋白酶蛋白缺陷的病人体内提取出其干细胞进行上述实验，结果精确地修正了该变异，而且，经过修正的干细胞产生了正常的α1-抗胰蛋白酶蛋白。
桑格研究所的退休研究员艾伦·布莱德利表示：“这套新系统能有效地修正病人细胞中的基因缺陷。尽管这项研究还处于初期阶段，但如果将其用于临床试验，会让病人大大受益。”
剑桥大学干细胞生物和再生医学研究中心的首席科学家卢多维奇·瓦利尔表示：“该研究表明，对肝脏遗传疾病进行个性化细胞治疗迈出了第一步。”
剑桥大学呼吸生物学教授戴维·洛马斯表示：“我们的研究对于为肝病患者找到疗法或延长其寿命非常关键。随后，我们将进行人体临床试验。”（生物谷 Bioon.com）
doi:10.1038/nature10424
PMC:
PMID:
Targeted gene correction of α1-antitrypsin deficiency in induced pluripotent stem cells
Kosuke Yusa, S. Tamir Rashid, Helene Strick-Marchand,Ignacio Varela,Pei-Qi Liu,David E. Paschon,Elena Miranda,Adriana Ordó?ez,Nicholas R. F. Hannan, Foad J. Rouhani,Sylvie Darche， Graeme Alexander,Stefan J. Marciniak,Noemi Fusaki,Mamoru Hasegawa,Michael C. Holmes,James P. Di Santo,David A. Lomas, Allan Bradley1,& Ludovic Vallier
Human induced pluripotent stem cells (iPSCs) represent a unique opportunity for regenerative medicine because they offer the prospect of generating unlimited quantities of cells for autologous transplantation, with potential application in treatments for a broad range of disorders. However, the use of human iPSCs in the context of genetically inherited human disease will require the correction of disease-causing mutations in a manner that is fully compatible with clinical applications. The methods currently available, such as homologous recombination, lack the necessary efficiency and also leave residual sequences in the targeted genome. Therefore, the development of new approaches to edit the mammalian genome is a prerequisite to delivering the clinical promise of human iPSCs. Here we show that a combination of zinc finger nucleases (ZFNs)7 and piggyBac technology in human iPSCs can achieve biallelic correction of a point mutation (Glu342Lys) in the α1-antitrypsin (A1AT, also known as SERPINA1) gene that is responsible for α1-antitrypsin deficiency. Genetic correction of human iPSCs restored the structure and function of A1AT in subsequently derived liver cells in vitro and in vivo. This approach is significantly more efficient than any other gene-targeting technology that is currently available and crucially prevents contamination of the host genome with residual non-human sequences. Our results provide the first proof of principle, to our knowledge, for the potential of combining human iPSCs with genetic correction to generate clinically relevant cells for autologous cell-based therapies.
