2024年5月16日，上海交通大学蔡宇伽教授联合多家单位在Cell Stem Cell上发表了论文，报告了一项应用新型慢病毒载体技术治疗重度输血依赖的β地中海贫血（β0/β0）的安全性和有效性研究结果。这是国内也是亚洲首次报道慢病毒载体转导技术治疗β-地中海贫血成功案例的临床研究。
输血依赖性β-地中海贫血（TDT）是世界上最常见的单基因疾病之一，地中海沿岸、东南亚和中国南方都属于高发地区。TDT是由β-珠蛋白基因突变引起的，包括功能性β-珠蛋白的减少（β+）或缺失（β0）。β-珠蛋白链和α-珠蛋白链之间的稳态失衡会产生过量的未复合的α-珠蛋白链聚集并形成沉淀物，导致红细胞膜受损和血管内溶血。
其中，β0/β0为最严重的β-地贫类型，患者β-珠蛋白功能完全缺失。如果不规范治疗或者治疗不及时很难活到成年，给患者和患者家庭造成严重的身心影响和经济负担。
目前，国际上基于基因编辑和基因导入策略的地贫基因治疗产品均已实现上市。其中，基因编辑通过上调γ-珠蛋白，产生胎儿血红蛋白 (HbF) 降低镰状细胞病和地贫的严重程度。然而，按照自然规律，γ-珠蛋白基因出生后逐渐沉默，因此，成年期持续高水平的γ-珠蛋白表达有可能会导致一些远期后果。特别是当母亲和胎儿具有相当的氧亲和力时，胎儿所受的影响仍有待仔细评估。
在患者自体造血干细胞中导入β-珠蛋白基因则可以恢复α-珠蛋白与β-珠蛋白之间的生理平衡，产生正常的血红蛋白HbA。然而，蓝鸟生物基因导入产品（Northstar试验，HGB204）的临床研究数据显示，对于最严重的β0/β0基因型地中海贫血，仅约三分之一的β0/β0地贫患者摆脱输血。
因此，很有必要开发新型地贫基因治疗载体，修复β-珠蛋白链和α-珠蛋白链之间的生理平衡，在地贫患者体内产生足够多的正常血红蛋白HbA。
2024年5月16日，上海交通大学蔡宇伽教授与中国人民解放军联勤保障部队第九二〇医院王三斌团队联合本导基因、瑞金医院等多家单位在Cell Stem Cell上发表了题为：Modified Lentiviral Globin Gene Therapy for Pediatric β0/β0 Transfusion-Dependent β-Thalassemia: A Single-Center, Single-Arm Pilot Trial的研究论文。
该论文报告了一项应用新型慢病毒载体技术治疗重度输血依赖的β地中海贫血（β0/β0）的安全性和有效性研究结果。这是国内也是亚洲首次报道慢病毒载体转导技术治疗β-地中海贫血成功案例的临床研究。
BD211基因治疗特色产品
为了提高转导的β珠蛋白基因的表达水平及安全性，研究团队进行了一系列的载体优化和筛选，包括载体的增强子、启动子和内含子区优化，并加入了微型绝缘子元件以提高载体的安全性。慢病毒地贫基因治疗载体BDLG-04在一系列候选载体中显示出最高的βA-T87Q-珠蛋白基因的表达水平。因此，本研究通过优选的BDLG-04慢病毒载体体外基因修饰患者自体来源的CD34+造血干细胞，形成细胞制剂（BD211），然后回输患者体内以达到治疗目的。
临床研究有效性
该研究在2021~2022年入组了两名女性儿童，分别为11岁和7岁。她们均为重度输血依赖的β0/β0地贫患者，有两年以上约36个单位/年的输血历史。两名患者分别接受了2.63×106/kg和7.92×106/kg剂量的基因修饰CD34+细胞制剂的治疗后，分别进行了28个月和23个月的跟踪观察。
两名患者均顺利完成植入，中性粒细胞和血小板的平均植入时间分别为15天和31.5天。患者分别在接受治疗后4个月和1个月即停止输血，均实现了输血独立性。在最后一次随访时，两名β0/β0女性地贫患者的总血红蛋白分别为98 g/L和96 g/L，其中主要成分为正常血红蛋白HbA, 证明了BD211产品具有持久的疗效。同时，患者β-和α-珠蛋白之间的平衡也得到修复，分别在第12个月和第6个月达到了类同健康人的1:1水平。另外，患者各项生化指标也恢复正常或接近正常，红细胞寿命不断增加，血清铁蛋白水平逐渐下降，治疗期间身高也分别增加了10 cm和11 cm。
临床研究安全性
在安全性方面，研究团队对不良事件进行持续监测。随访期间没有发生严重的不良事件，大多数细胞因子的血清水平保持正常。清髓相关毒性较轻微，包括 I-II 级粘膜炎、I 级红斑和 I-II 级腹泻，没有观察到严重感染。没有检测到可复制的逆转录病毒RCL。整合位点tag-PCR分析表明，慢病毒载体主要整合至内含子区域，且未形成异常的克隆扩增。
除了常规指标的跟踪检测外，研究团队首次建立了地贫基因治疗单细胞DNA测序分析的方法，并通过联合单细胞转录组测序，对患者外周血和骨髓样本进行深入分析。研究表明患者在接受治疗后，外周血细胞中基因修饰的细胞比例不断升高，导入的βA-T87Q-珠蛋白基因在红细胞群体特异性的高表达，同时未发现有癌基因表达显著上调。骨髓样本分析显示，红细胞分化过程中基因修饰的细胞比例及拷贝数分布基本保持稳定状态。上述结果表明即使在极为全面和深入的安全性研究检测中，慢病毒载体基因修饰的自体造血干细胞产品BD211仍然展现出良好的安全性。
临床研究总结
本研究为地贫基因治疗临床研究建立了全面而深入的分析方法，其中一位审稿人评价本研究为今后此类研究树立了行业标杆(benchmark)。总体而言，本研究表明，基于在治疗β0/β0地贫中表现出良好的有效性和安全性结果，BD211具备可以安全有效地治疗所有类型的β-地中海贫血的能力。
蔡宇伽教授和王三斌主任为本研究的共同通讯作者，黎诗琪、凌思凯、王大威、汪啸渊和郝方元为本文的共同第一作者。张琳博士等也为本研究的完成做出了重要贡献。
