这是科学家第一次专门编辑成人血液干细胞特定子集的基因组成，这是血液和免疫系统中所有细胞的来源。

原理验证研究表明，靶向干细胞的有效修饰可以降低血液病和其他疾病的基因编辑治疗的成本，同时降低可能以较少鉴别方法发生的不良影响的风险。

“通过证明如何针对一种疾病有效地编辑这些选择的细胞群，我们希望对艾滋病毒和一些癌症等疾病使用相同的方法，”资深作者Hans-Peter Kiem博士说道，他还是细胞和基因治疗计划以及Fred Hutch临床研究部门的成员。

“针对干细胞的这一部分可能有助于数百万患有血液病的人，”Kiem说，他是Stephanus家族捐赠的细胞和基因治疗主席。

对于预期会导致人体试验的这项临床前研究，研究人员选择了一种与镰状细胞病和β-地中海贫血相关的基因，这种基因是由血红蛋白的基因缺陷引起的。其他研究表明，通过重新激活一种在胎儿发育过程中起作用的血红蛋白可以逆转症状，但是在我们的第一个生日时就会关闭。

Fred Hutch的研究人员使用CRISPR-Cas9基因编辑去除了一条通常会关闭胎儿血红蛋白的遗传密码。用CRISPR剪切该对照DNA使得红细胞能够连续产生升高水平的胎儿血红蛋白。

目标细胞有效地采用了这些编辑：78％的人在注入之前在实验室培养皿中进行了编辑。一旦输注，编辑的细胞就会沉淀（“移植”），繁殖并产生血细胞，其中30％包含编辑。这导致高达20％的红细胞含有胎儿血红蛋白，血红蛋白的类型可逆转镰状细胞病和地中海贫血症的疾病症状。

“我们不仅能够有效地编辑细胞，而且还表明它们能够高效地植入细胞，这让我们非常希望能够将它转化为有效的治疗方法，”Kiem说。“20％含有胎儿血红蛋白的红细胞 - 我们用这种方法看到的 - 将接近足以逆转镰状细胞病症状的水平。”

科学家们还认为，对治疗益处所需的较小细胞池进行基因修复将减少安全性问题并降低脱靶效应的风险。

“由于CRISPR技术仍处于早期发展阶段，重要的是证明我们的方法是安全的。我们在编辑的细胞中没有发现有害的脱靶突变，我们目前正在进行长期随访研究以验证没有任何不良影响，“第一作者，Kiem实验室的科学家Olivier Humbert博士说。

这是第一项专门编辑一小部分血细胞的研究，Kiem团队在2017年发现这些血细胞完全负责再生血液和免疫系统。他的研究小组将这一选择组别区分为CD90细胞，命名为蛋白质标记物，使其与其他血液干细胞（另一种蛋白质标记物CD34）相区别。

这种干细胞群的自我更新特性使它们成为提供基因治疗的强大潜在候选者，因为它们可以长期生产这些转基因血细胞，从而可以治愈一生中的疾病。由于它们仅占所有血液干细胞的5％，因此使用基因编辑机器对其进行定位将需要更少的供应并且可能成本更低。

美国国立卫生研究院的国家心脏，血液和肺脏研究所支持了奖项编号为R01 HL136135的研究。