综述：基因编辑的造血干细胞用于白血病和淋巴瘤治疗：临床前和转化证据的系统评价

《Hormones & Cancer》：Gene-edited hematopoietic stem cells for leukemia and lymphoma treatment: a systematic review of preclinical and translational evidence

本综述系统评价了基因编辑（如CRISPR/Cas9）的造血干细胞（HSC）治疗白血病和淋巴瘤的临床前与转化证据。文章指出，经嵌合抗原受体（CAR）工程化改造的HSC能实现持久的肿瘤清除和多谱系免疫重建，前景广阔，但长期植入、安全性（如插入突变）及递送效率等挑战仍需解决。未来研究应聚焦于提升编辑精准度与可扩展制造。

　　

引言

造血干细胞（HSC）在血液和免疫系统再生中扮演着关键角色，并已广泛应用于白血病和淋巴瘤等血液恶性肿瘤的干细胞移植。随着基因编辑技术的出现，例如CRISPR/Cas9、TALEN以及慢病毒介导的整合，通过改造HSC使其表达靶向肿瘤的受体或纠正疾病相关突变，从而增强其治疗潜力已成为可能。与传统依赖于输注成熟T细胞的嵌合抗原受体（CAR）-T疗法相比，基因编辑的HSC能够提供持续且自我更新的治疗性免疫细胞来源，有望克服当前CAR免疫疗法的局限性。

关键基因编辑方法

用于修饰HSC治疗白血病和淋巴瘤的技术主要包括慢病毒载体介导的基因递送、CRISPR/Cas9编辑以及非病毒基因转移策略（如电穿孔和碱基编辑）。

慢病毒载体被广泛用于治疗性基因（特别是CAR）的稳定整合。这种方法在临床前研究中被广泛记录，因其能高效生成表达抗CD19 CAR的多谱系免疫细胞，以靶向B系恶性肿瘤。尽管慢病毒转导能提供持久的基因表达，但对插入突变风险的担忧依然存在。

CRISPR/Cas9介导的编辑相比病毒基因转移提供了更精确、灵活的方法，能够实现基因敲除（如删除PD-1以增强免疫持久性）或通过同源定向修复（HDR）进行精确插入。然而，CRISPR在HSC中编辑的挑战包括相对较低的HDR效率以及潜在的脱靶效应。

新兴的非病毒方法，特别是基于电穿孔的CRISPR/Cas9递送和表位特异性碱基编辑，在安全性和特异性方面展现出优势。例如，靶向CD45表位的碱基编辑可通过防止 fratricide 同时保留正常白细胞功能，从而创建通用的CAR-T/HSC系统。

临床前疗效与安全性

临床前研究证实，基因编辑的HSC能够产生持久、多谱系的免疫效应细胞，有效识别并摧毁白血病/淋巴瘤细胞。特别是针对B系恶性肿瘤的CAR工程化HSC，在人性化小鼠模型中显示出强大的抗原特异性细胞毒性，导致可测量的肿瘤消退。基于敲除的基因修饰（如通过CRISPR删除PD-1）也能改善免疫持久性和肿瘤清除。

基因编辑HSC疗法面临的安全挑战主要涉及脱靶编辑、插入突变和免疫过度激活。使用慢病毒载体的研究强调需要引入自杀基因机制（如HSV-sr39TK和EGFRt），以便在发生不良反应时能够选择性清除被修饰的细胞。CRISPR方法虽然允许特异性基因敲除，但需要进行严格的脱靶评估。

HSC基因疗法相对于传统CAR-T疗法的一个主要优势在于其长期免疫重建的潜力。研究表明，CAR工程化HSC来源的细胞能有效分化为多种谱系（包括CAR-T、CAR-NK和CAR-髓系细胞），提供持久的肿瘤监视。然而，体外操作（如长时间培养）可能会损害HSC的植入能力以及与野生型或恶性HSC的竞争。预处理方案（如清髓性化疗、CD117抗体介导的生态位清除）正在被探索以改善移植成功率。

递送挑战与技术比较

将基因编辑货物高效递送至HSC仍然是核心挑战。主要困难在于确保高效基因递送的同时，维持HSC的活力和植入潜能。目前的策略包括病毒方法（特别是慢病毒载体）和非病毒方法（如电穿孔和纳米颗粒介导的递送）。

HSC编辑的一个主要障碍是由于干细胞的静息特性导致的低摄取效率。慢病毒载体在转导HSC方面提供相对较高的效率，实现稳定的长期表达，但存在插入突变和随机整合的担忧。非病毒方法（如通过电穿孔递送CRISPR/Cas9）提供了精确的基因组编辑而无随机整合风险，但这些方法存在细胞毒性大、降低HSC植入潜能以及HDR在静息HSC中效率低等问题。新兴策略包括纳米颗粒递送基因编辑试剂和不依赖双链断裂的碱基编辑策略，这些方法在提高精确度和降低毒性方面显示出前景，但其临床可扩展性仍在研究中。

转化前景与挑战

将基因编辑HSC疗法推向临床面临多重挑战，包括确保长期安全性和持久性、优化移植效率以及完善基因编辑精度。

大规模生产基因编辑HSC是临床转化的主要障碍之一。虽然慢病毒载体具有高基因转移效率，但其生产仍然昂贵，且存在插入突变风险。非病毒方法正在被探索以降低成本和改善可及性。

患者安全是主要关注点。CRISPR基因编辑的脱靶效应、病毒载体的插入突变风险以及免疫相关毒性都是临床批准面临的挑战。自杀基因策略已作为保护机制开发出来，但需要改进的脱靶分析和高保真Cas9变体等替代安全措施。

确保在骨髓生态位中的有效植入是一个重大限制，尤其是在与未编辑或恶性HSC竞争时。研究表明，预处理策略（如抗体介导的生态位清除）可能在不使用有毒化疗方案的情况下改善植入。此外，旨在提高造血持久性的HSC工程技术（如表位编辑）可能有助于创建通用的供体系统。

结论

基因编辑的造血干细胞代表了一种变革性的白血病和淋巴瘤治疗方法，具有实现持久免疫重建、持续肿瘤清除和多谱系分化的潜力。自杀基因策略、高保真编辑工具和预处理方案在解决这些障碍方面显示出潜力，但需要进一步研究以完善这些方法用于临床应用。未来的方向应侧重于提高编辑精度（如碱基/先导编辑）、优化临床级递送方法以及通过无毒预处理方案增强植入。表位工程和髓系靶向的肿瘤微环境调节可能会进一步增强在实体瘤背景下的持久性和适用性。为了确保成功的临床转化，需要采取整合了改进的基因递送、增强的安全机制和工程化生态位准备的多方面方法。