【文献解读】LNP递送直达骨髓，为血液病开辟新径
LNP递送
基因编辑
β-地中海贫血和镰刀型细胞贫血症是由血红蛋白基因突变引起的遗传性血液病，患者通常需要终身输血或进行造血干细胞移植。现有基因疗法多采用体外编辑策略：即提取患者造血干细胞，在实验室中进行基因编辑后再回输体内。该方法过程复杂、成本高昂，且需通过化疗清除原有细胞，副作用大、适用性有限。
近期，上海前沿基因组编辑与细胞治疗科学中心徐赛娟和安徽医科大学梁丹联合团队在《Nature Biomedical Engineering》杂志发表了题为In vivo genome editing of human haematopoietic stem cells for treatment of blood disorders using mRNA delivery 的研究论文。该研究开发了一种“抗体游离”脂质纳米颗粒（LNP-168），能够把基因指令（mRNA）精准送到骨髓里的造血干细胞中，诱导其重新激活胎儿血红蛋白的表达，从而恢复血液携氧功能。
原文链接: https://doi.org/10.1038/s41551-025-01480-y
文章亮点
1. 无需提取干细胞，直接体内编辑
使用“抗体游离”的靶向脂质纳米颗粒（LNP），通过静脉注射即可将ABE8e mRNA和sgRNA递送至骨髓中的造血干细胞，实现高效基因编辑。
2. 高效激活胎儿血红蛋白（HbF）
通过筛选最优sgRNA（如sgRNA-25），在β-地中海贫血患者来源的HSCs中成功激活γ-珠蛋白表达，恢复血红蛋白平衡，改善红细胞成熟过程中的缺陷。
3. 高安全性、可重复给药
LNP系统具有低免疫原性、可生物降解、可多次注射等优势，实验中未发现显著肝毒性或免疫反应，同时，通过引入miR-122靶向序列进一步降低了肝脏编辑活性。
研究人员首先使用表达ABE8e的HUDEP-2细胞株（人红系前体细胞）进行高通量sgRNA筛选，并设计92条sgRNA扫描珠蛋白基因（HBG）启动子区域。然后通过流式分选“HbF-高”、“HbF-低”细胞群体，鉴定筛选出了高效的sgRNA（如sgRNA-25）。
图 1. 通过HUDEP-2细胞株筛选高通量sgRNA
研究人员设计了三个离子化脂质库（Library A/B/C），通过改变头基、连接链和尾部结构，筛选出了最适合骨髓递送的脂质（LNP-168）。然后通过微流控混合技术设备制备包裹ABE8e mRNA和sgRNA的“基因邮差(LNPs)”，结果表明，制备的混合LNPs粒径约70-90 nm，而且包封率大于90%，血清稳定性好，为后续体内基因递送打下了坚实的基础。
图 2. 筛选和制备含Lipid-168的mRNA和sgRNA
研究人员将健康人的CD34⁺HSPCs移植至免疫缺陷NCG-X小鼠中，建立人源化小鼠模型。16周后，通过尾静脉注射LNP-168-ABE8e-HBG（包含ABE8e mRNA和sgRNA-25的LNPs），研究发现制备的“基因邮差(LNPs)”可以精准的定位到骨髓，编辑人体的造血干细胞，并成功激活了γ-珠蛋白表达。
图 3. 携带 CD41-42 和 β-28(A-T) 突变的 CD34⁺ HSPCs 移植至 NCG-X 小鼠
研究人员为了评估该方法的安全性，在不同时间收集实验小鼠体内的血浆进行评估。首先通过检测血清ALT/AST、炎症因子（IL-6，TNF，IP-10）等，未发现持久性肝损伤或免疫反应。然后通过NGS检测38个潜在脱靶位点，未发现显著脱靶编辑。最后通过加入一个“基因递送编码”miR-122T，降低递送基因在肝脏中的编辑活性，让递送目标更明确地瞄准骨髓，提高其靶向性。
图 4. 不同时间收集小鼠体内血清/血浆进行安全评估
本研究开发了一种非病毒、非抗体依赖的LNP递送系统，可实现体内高效、安全地编辑造血干细胞。该策略避免了传统基因疗法中的干细胞提取、体外培养和化疗预处理，极大提高了治疗的可及性和安全性。未来，患者或许无需再经历痛苦的化疗和复杂的移植手术，而是通过一次静脉给药，就能在体内完成基因修复，显著减轻治疗负担。
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