2025年8月，華東師范大學(xué)、堯唐生物與上海交通大學(xué)等多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)在《Nature Biomedical Engineering》上發(fā)表了一項(xiàng)重要研究，題為《In vivo genome editing of human haematopoietic stem cells for treatment of blood disorders using mRNA delivery》。該研究直面血液疾病治療中的長(zhǎng)期難題：如何繞過(guò)傳統(tǒng)療法中繁瑣且高毒性的步驟——如造血干細(xì)胞的采集、體外改造以及化療預(yù)處理，從而實(shí)現(xiàn)更安全、更便捷的基因治療。

該研究團(tuán)隊(duì)自主的新型脂質(zhì)納米顆粒（LNP）通過(guò)單次或多次靜脈注射，能夠?qū)A基編輯器mRNA高效遞送至體內(nèi)造血干細(xì)胞（HSC），完成關(guān)鍵基因的精準(zhǔn)編輯，并顯著激活胎兒血紅蛋白的表達(dá)。這一突破展示了體內(nèi)基因編輯療法針對(duì)包括β-地中海貧血（β-地貧）和鐮狀細(xì)胞貧血（SCD）在內(nèi)的單基因遺傳疾病實(shí)現(xiàn)“無(wú)需預(yù)處理、免移植”的治療新策略。

NCG-X：體內(nèi)HSC基因編輯的黃金平臺(tái)

本研究的一大亮點(diǎn)，是借助NCG-X品系，驗(yàn)證LNP遞送mRNA對(duì)在體人源造血干/祖細(xì)胞（HSPC）進(jìn)行高效、精準(zhǔn)堿基編輯的可行性。NCG-X品系具有多項(xiàng)顯著優(yōu)勢(shì)，并在實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用：

首先，NCG-X小鼠能夠真實(shí)模擬人體血液微環(huán)境。研究人員將來(lái)自健康供者或β-地中海貧血患者的CD34?HSPC移植至免疫缺陷型NCG-X小鼠體內(nèi)，成功構(gòu)建人源化血液病模型。該品系支持人源細(xì)胞的長(zhǎng)期存活與分化，尤其是支持骨髓中人源紅細(xì)胞重建，為檢驗(yàn)基因編輯效果與安全性驗(yàn)證提供了理想平臺(tái)。

其次，HSC-NCG-X模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)基因編輯效率及多系造血重建能力的精準(zhǔn)評(píng)估。通過(guò)靜脈注射未經(jīng)抗體偶聯(lián)的LNP-ABE8e/sgRNA納米顆粒，團(tuán)隊(duì)成功靶向骨髓中的HSPC，實(shí)現(xiàn)對(duì)HBG基因啟動(dòng)子的高效編輯（T→C），并誘導(dǎo)胎兒血紅蛋白（HbF）強(qiáng)烈表達(dá)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，16周后小鼠骨髓及外周血的人源細(xì)胞嵌合率保持穩(wěn)定，淋巴、髓系及紅系等多系造血功能未受影響，充分證明該策略在高效編輯的同時(shí)不影響造血安全性。

此外，利用HSC-NCG-X品系還實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期療效與安全性的同步驗(yàn)證。編輯后的細(xì)胞不僅長(zhǎng)期穩(wěn)定嵌合并保持多系分化能力，還表現(xiàn)出紅細(xì)胞表型的改善，如HbF水平上升和紅細(xì)胞脫核率提升。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步顯示，該LNP系統(tǒng)憑借其骨髓定向遞送能力，幾乎未出現(xiàn)脫靶效應(yīng)，僅引發(fā)輕度、可逆且無(wú)累積的炎癥反應(yīng)，未檢測(cè)到抗體產(chǎn)生，整體安全性極高。

圖1. LNP-ABE8e-HBG可在植入β-地中海貧血患者h(yuǎn)CD34+細(xì)胞的NCG-X小鼠體內(nèi)實(shí)現(xiàn)造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞的治療性堿基編輯

NCG-X的關(guān)鍵角色：從體內(nèi)功能驗(yàn)證到臨床前橋梁

NCG-X小鼠憑借其獨(dú)特的重度免疫缺陷背景，骨髓微環(huán)境重塑，成為評(píng)估在體基因編輯治療策略的核心模型工具。該品系在NCG小鼠上引入了c-kit基因點(diǎn)突變，導(dǎo)致小鼠自身造血干細(xì)胞發(fā)育缺陷，紅系生成能力降低。因此，NCG-X小鼠在接受人源造血干細(xì)胞（huHSC）移植時(shí)，無(wú)需進(jìn)行清髓預(yù)處理，即可支持HSC定植到骨髓，并維持骨髓中高水平的人源紅系重建。這一特性使NCG-X成為一個(gè)免清髓預(yù)處理的人源化模型，顯著提高了實(shí)驗(yàn)便捷性和可靠性。該研究中NCG-X小鼠有效銜接體外與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)性地展示了經(jīng)LNP-mRNA編輯后的人源HSC在維持高效編輯效率的同時(shí)，還具備長(zhǎng)期多譜系造血重建能力，更在多輪全身給藥實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)驗(yàn)證了LNP-mRNA制劑的安全性及長(zhǎng)期有效性。NCG-X模型可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)編輯后細(xì)胞在體內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化與多系分化行為，全面支撐臨床轉(zhuǎn)化所需的功能性和安全性證據(jù)，為后續(xù)人體試驗(yàn)提供了扎實(shí)的臨床前依據(jù)。

總結(jié)

綜上，LNP遞送系統(tǒng)體內(nèi)基因編輯，無(wú)需復(fù)雜預(yù)處理，無(wú)需干細(xì)胞移植，為β-地中海貧血、鐮狀細(xì)胞病等疾病的“一步治愈”帶來(lái)嶄新希望。除治療用途外，該系統(tǒng)還可直接編輯骨髓中的HSC、免疫細(xì)胞及其他血液細(xì)胞譜系，無(wú)需構(gòu)建轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，為基因功能研究提供高效手段。NCG-X品系為遺傳性血液病基因治療領(lǐng)域提供了高質(zhì)量體內(nèi)模型，助力LNP-mRNA體內(nèi)編輯技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化進(jìn)程。NCG-X正在助力實(shí)現(xiàn)更安全、更普惠的CGT（細(xì)胞與基因治療） 愿景，賦能相關(guān)研究惠及更多人群。

參考文獻(xiàn)：

https://www.nature.com/articles/s41551-025-01480-y