利用CRISPR/Cas9基因编辑技术治疗血红蛋白H病的实验研究
批准号:
82060029
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
34.0 万元
负责人:
赖永榕
依托单位:
学科分类:
红细胞与相关疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赖永榕
中文摘要
血红蛋白H病(HbH病)是α-地中海贫血(地贫)的常见类型,其特征是α-珠蛋白链合成不足,β-珠蛋白链过剩形成HbH包涵体,导致溶血和无效造血,目前治疗手段有限。本课题组前期应用CRISPR/Cas9和小RNA干扰技术对正常人和β-地贫患者CD34+细胞进行研究,均能下调BCL11A基因表达,显著增加胎儿血红蛋白合成。本课题拟以正常人及HbH病患者为研究对象,采用CRISPR/Cas9技术编辑CD34+细胞β-珠蛋白基因的启动子区,从而靶向下调β-珠蛋白基因表达,通过qPCR法、高效液相法检测珠蛋白基因和珠蛋白链表达量,电镜观察HbH包涵体,评估α与β-珠蛋白链比例失衡及溶血的改善情况,同时评估脱靶率和对红系分化的影响;将基因编辑后的人CD34+细胞移植至NSG小鼠中,评估基因编辑的长期有效性。本课题为HbH病的基因治疗提供实验和理论基础。
英文摘要
Hemoglobin H disease(HbH disease) is a common type of α-thalassemia, which is characterized by deficiency of α-globin chain and excess of β-globin chain. The imbalance between α-globin and β-globin chain results in the formation of HbH inclusion body which leads to hemolysis and ineffective hematopoiesis. Current treatment is limited. We found that the expression of the BCL11A gene was down-regulated by CRISPR/Cas9 and small interfering RNA technologies to increase the expression of fetal hemoglobin in the CD34+ cells from normal donors and patients with β-thalassemia. In this study, we will edit the promoter region of β-globin gene in CD34+ cells from normal donors and patients with HbH disease by CRISPR/Cas9 for the purpose of downregulation of β-globin gene. The expression levels of globin genes and globin chains will be detected by quantitative Real-time PCR (qPCR) and High Performance Liquid Chromatography(HPLC), and HbH inclusion bodies will be observed by electron microscopy to evaluate the improvement of the imbalance with globin chains and hemolysis. Meanwhile, off-target rate and impacts on erythroid differentiation will be valuated. Subsequently, gene-edited human CD34+ cells are transplanted into mice to assess the long-term effectiveness. The study will provide a experimental and theoretical basis for gene therapy of HbH disease.
研究背景:血红蛋白H病(HbH病)是我国最常见的地贫类型,其发病是由于α-珠蛋白基因异常而导致α-珠蛋白链合成障碍,α与β-珠蛋白链合成比例失衡从而导致溶血,临床治疗手段有限。.目的:利用CRISPR/Cas9技术靶向编辑β-珠蛋白基因启动子区域,靶向下调β-珠蛋白基因的表达,减少β-珠蛋白链的合成,纠正α与β-珠蛋白链比例失衡,可能是治疗HbH病的有效策略。.方法:1、建立二阶段红系细胞体外液体培养体系;2、构建稳定表达Cas9蛋白的HUDEP-2细胞系,在β-珠蛋白基因启动子区域设计一组sgRNA序列,通过慢病毒递送sgRNA的方式对该细胞系进行基因编辑,筛选出能够靶向下调β-珠蛋白基因表达的sgRNA序列;3、优化电转孔递送RNP复合物的基因编辑体系,在正常人CD34+造血干/祖细胞(HSPCs)中进一步筛选和验证靶向下调β-珠蛋白基因表达的sgRNA序列;4、通过电穿孔方式编辑HbH病患者CD34+HSPCs,验证能下调患者β-珠蛋白基因表达的sgRNA序列;5、在NCG-X小鼠体内验证CRISPR/Cas9技术的长期编辑效应。.结果:1、成功构建稳定表达Cas9蛋白的HUDEP-2细胞系,通过慢病毒方式进行基因编辑,在β-珠蛋白基因启动子区域筛选到一组不同程度下调β-珠蛋白基因表达的sgRNA序列;2、通过电穿孔方式基因编辑正常人CD34+HSPCs,编辑后β/α-珠蛋白基因mRNA和珠蛋白链比值均有显著下调,并未发生脱靶效应,未影响红系细胞分化发育;3、对HbH病患者CD34+HSPCs进行基因编辑,病人α/β-珠蛋白基因mRNA和珠蛋白链比值得以上调,电镜下观察β-珠蛋白链沉积有所改善;4、将sgRNA编辑后的正常人CD34+HSPCs移植入NCG-X小鼠体内,β-珠蛋白基因mRNA表达下调,且人源化水平高、谱系重建良好。.结论:通过慢病毒递送sgRNA的方式对稳定表达Cas9蛋白的HUDEP-2细胞系进行高效编辑,能在β-珠蛋白基因的启动子区域筛选到一组不同程度靶向下调β-珠蛋白基因表达的sgRNA序列,再利用CRISPR/Cas9技术编辑正常人和HbH病患者的CD34+HSPCs,成功验证sgRNA可以下调β-珠蛋白基因的表达,减少β-珠蛋白链的合成,改善α与β-珠蛋白链比例的失衡,并在NCG-X小鼠实验中验证到基因编辑的长期效应。
比较不同干细胞来源造血干细胞移植治疗重型地中海贫血移植后造血和免疫重建的研究
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批准号:81560024
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2015
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负责人:赖永榕
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依托单位:
靶向下调Bcl11A、SOX6及KLF1表达诱导β地中海贫血红细胞胎儿血红蛋白的作用及机制研究
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批准号:81360085
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:50.0万元
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批准年份:2013
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负责人:赖永榕
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依托单位:
反义寡核苷酸对人源β地中海贫血鼠模型α珠蛋白基因的调控作用
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批准号:30860307
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2008
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负责人:赖永榕
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依托单位:
脂质体转染反义核酸对β地中海贫血珠蛋白基因的调控
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批准号:30360034
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:17.0万元
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批准年份:2003
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负责人:赖永榕
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依托单位:
国内基金
海外基金