基因编辑大大降低细胞生产成本

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基因编辑大大降低细胞生产成本

根据Dana-Farber/波士顿儿童医院癌症及血液疾病中心的一项多机构研究表明，关闭一个基因，可使从干细胞生成红细胞的实验室方法，产量增加大约三至五倍。这些研究结果，发表在最近的《Cell Stem Cell》，提出了一种方法，可成本有效地用干细胞生产红血细胞；最终可能受益的患者包括，那些不能使用目前血库中血液的患者。延伸阅读：Nature:首次活体观察干细胞生成血细胞。

以前的研究已经表明，我们可以使用各种方法，在实验室中迫使不同类型的干细胞生产输血级的红血细胞，但是每单位血液的成本在8000美元到15000美元之间，这些过程是昂贵的。本研究首次将干细胞、强大的基因编辑工具和来自全基因组关联研究（GWAS）数据结合起来。

该研究团队在资深作者、Dana-Farber/波士顿儿童医院儿科血液学家Vijay Sankaran的指导下，在GWAS数据中瞄准了目标基因——SH2B3，发现该基因中自然发生的变异（降低其活性），可增加红血细胞的生产。

Sankaran说：“研究人员在40%的人当中，发现SH2B3的一个变异，可引起更高的血红细胞计数。但是如果你看看血红细胞水平真正高的人，他们往往有罕见的SH2B3突变。这表明，这是一个靶标，你可以部分或完全消除其功能，作为显著增加红血细胞产量的一种方法。

Sankaran继续说：“有许多患者具有罕见的血型或血液病，需要非常特殊的血型，而且不能接受大多数献血者的血液。此外，有一些患者可以使用红血细胞作为传递治疗药物的一种方法。”

Sankaran和他的合作者——包括本研究的共同第一作者Felix Giani、Claudia Fiorini博士，和Dana-Farber/波士顿儿童医院癌症和血液疾病中心的Aoi Wakabayashi,想探讨是否有可能使用SH2B3作为靶标，通过遗传学手段增加实验室红血细胞的产量（而不是通过添加细胞因子和其他因子调整培养的细胞）。为此，他们首先用RNA干扰（RNAi,可沉默基因表达）抑制成年献血者造血干细胞（HSPCs）和来自人类脐带血的HSPCs中的SH2B3.

该研究小组的数据证实，用RNAi关闭SH2B3，可使HSPC的细胞生产偏向于红细胞。与对照组相比，采用RNAi处理的成人和脐带血干细胞，可分别产生三到五倍和五到七倍的血红细胞。使用多个测试，该研究小组发现，RNAi产生的红血细胞与对照细胞本质上别无二致。

Sankaran和他的团队认识到，他们的HSPC/ RNAi方法很难扩展到影响红细胞临床需要的规模。因此，在一组独立的实验中，他们使用CRISPR基因编辑，永久地关闭人类胚胎干细胞系（胚胎干细胞）中的SH2B3，这种细胞可以很容易地在实验室中更新。然后，他们用一种已知可促进血细胞生产的因子混合物，来处理被编辑的细胞。在这些条件下，编辑的hESCs可比对照组产生三倍更多的血红细胞。同样，该研究小组发现，来自编辑干细胞的红细胞，和来自对照组的红细胞之间，并不存在显著差异。

Sankaran认为，SH2B3对于“有多少红细胞前体响应，才能生产更多的红血细胞”作出了某种上限。Sankaran解释说：“这是一种很好的方法，因为它消除了通常保持细胞抑制的制动器，并限制了响应不同实验室条件的红细胞前体数量。”

他指出，在他的设想中，被编辑以保持SH2B3关闭的干细胞，在培养基中可作为一种细胞启动器，产生红细胞用于治疗目的；编辑的干细胞本身绝不会被直接用于治疗。

他还认为，随着进一步的发展，CRISPR和hESCs的结合，可以提高实验室生产红血细胞的产量，并将成本降低到切实可行的商业规模。他说：“这让我们能够接近正常供体来源的血液单位的成本。如果我们能把成本降到每单位2000美元，将是一个合理的成本。”

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