iPSC/ES基因编辑

常染色体显性多囊肾病 (ADPKD) 是最常见的遗传性肾病，发病率大约为1/400人-1/1000人。常染色体显性多囊肾和两个基因缺陷有关，其中85％的患者是由位于16号染色体的基因PKD1（TRPP1）发生突变所致。Romano等通过使用CRISPR-Cas9技术在PKD1基因中产生了杂合敲除与纯合敲除的等基因iPS细胞系。并验证了敲除后的iPS细胞在三个胚层中保持干细胞样形态、正常核型、多能性和分化能力。可以作为研究 ADPKD致病机制以及药物筛选的模型资源。

β-地中海贫血是一种单基因疾病，由β-珠蛋白 ( HBB ) 基因点突变或片段缺失导致正常β珠蛋白肽链缺失或合成量不足引起的。β-地中海贫血携带者在中国南方的患病率为 2.54%，目前造血干细胞移植是重度β-地中海贫血患者唯一可用的根治性治疗方法。然而，造血干细胞移植受限于大多数患者缺乏HLA匹配的健康供体。研究人员通过CRISPR/Cas9系统对患者来源的iPS细胞（基因型为homozygous 41/42 deletion）进行基因编辑，主要设计了靶向HBB突变位置的gRNA，同时以包含正常序列（WT）的PCR产物作为Donor模板进行重组，筛选到基因矫正成功的细胞。将矫正成功的iPS细胞重新分化为造血干细胞HSCs，最终发现移植了矫正iPS后的NSI免疫缺陷鼠体内可以正常造血，并产生正常的HBB蛋白，这项研究为β-地中海贫血的治疗带来新的希望。

趋化因子受体5（CCR5）作为HIV病毒的共同受体，对于CCR5嗜性病毒的细胞感染至关重要，研究表明，CCR5功能性丧失可防止HIV感染。通过对病人体内的免疫细胞进行基因编辑，有望对HIV感染的患者进行治疗，但由于免疫细胞转染效率低，培养及扩增难度较大，难以直接对其进行基因编辑。Kang等通过使用CRISPR/Cas9技术，在iPS上进行了基因编辑，分别设计靶向CCR5的单gRNA敲除方案和双gRNA敲除方案，成功筛选到CCR5敲除纯合克隆。纯合CCR5突变的iPS细胞系仍然显示出多能干细胞的典型特性，并有效分化为造血细胞，巨噬细胞，体外HIV感染实验表明其对CCR5嗜性病毒的攻击产生了独特的抗性。这项研究表明将iPS技术与CRISPR/Cas9技术结合，在HIV感染的治疗中有应用前景。