造血干细胞和祖细胞基因治疗是如何从困境走向救世主的
最近监管机构批准的首个造血干细胞和祖细胞基因治疗(HSPC-GT)标志着基因治疗新时代的开始，并强调了高通量细胞培养技术在推动HSPC-GT从治疗罕见疾病到治疗更常见疾病方面的潜在贡献。
造血干细胞(hsc)是所有血液细胞的来源，在我们的身体中循环一生。可以说，没有其他细胞类型比造血干细胞对我们的健康有更深远的影响。它们存在于我们的骨髓中，不断产生各种具有重要任务的细胞，例如红细胞的氧化作用，通过血小板终止出血，以及通过白细胞产生免疫，这些白细胞也为中枢神经系统提供免疫防御。
然而，造血干细胞的优势也有另一面。当有缺陷的造血干细胞出现时，毁灭性的后果就会随之而来，比如包括多发性硬化症在内的自身免疫性疾病和白血病等血癌。值得庆幸的是，这种情况的解决方案就在我们面前:有缺陷的造血干细胞可以被移除，并用健康的造血干细胞替代，通过移植(HSCT)来解决这些威胁生命的适应症，这是由已故的E.D.托马斯在50多年前开创的一种非常有效的手术。
迄今为止，造血干细胞移植已经挽救了数十万人的生命，主要是那些患有危及生命的血癌和骨髓癌的患者。最近，造血干细胞移植的治疗应用已经扩展到挽救遗传性疾病患者的生命，如溶酶体储存疾病，其应用前景广阔，进一步扩展到治疗更常见的疾病。例如，最近的一项临床研究证明了HSCT在多发性硬化症中的治疗益处，从而为HSCT在自身免疫性疾病中的应用指明了方向。
在HSCT的基础上，HSPC-GT已经发展了二十多年。这是一种方法，通过体外操作造血干细胞的遗传内容来纠正患者的疾病，无论是遗传性的还是散发性的，以产生“治疗性”造血干细胞。然后将这些HSPCs注射到患者体内，在其上植入并留在受体体内，在整个生命周期内产生健康的血细胞。
这样，HSPC-GT可以通过一次性干预得到治愈。在目前的早期开发阶段，由于其携带的高风险，HSPC-GT仅被批准用于无法治疗的、罕见的、危及生命的疾病的临床试验。
这些“原理证明”研究的成功有望为HSPC-GT用于更广泛的常见疾病的开发提供跳板。因此，非常令人鼓舞的是，经过大约20年的研发，欧洲药品管理局最近首次批准了由葛兰素史克和意大利Telethon基因治疗研究所联合开发的Strimvelis HSPC-GT。这只是Genethon、BluebirdBio和最近成立的Orchard Therapeutics等机构正在开发的HSPC-GT资产清单中的一项。
尽管取得了如此令人兴奋的进步，但仍需要进行重大改进，以克服可能阻止HSPC-GT向公众开放的障碍。一个相关的障碍是HSPC-GT的禁止性经济负担。目前，Strimvelis单次治疗的费用为59.4万欧元，这一费用面临着从支付款人那里获得报销的巨大挑战。1因此，继续发展HSC-GT的优先事项是降低商品成本，同时寻求提高临床安全性和有效性。
HSC-GT是一个危险且复杂的多步骤过程。在其目前的形式中，即自体HSPC-GT，其中患者是用于基因校正的hspc的提供者，它基本上可以分为两部分。一部分是准备载体，将基因传递到受体细胞中。这可以分解为基因传递载体的基因工程，为生产载体创造包装细胞系，以及操纵细胞以使载体产量最大化。
另一部分涉及对热休克细胞的操作，包括从患者体内分离热休克细胞，然后在体外进行基因转导处理，随后返回患者体内进行植入。细胞参与了大多数HSPC-GT过程，在该过程的多个步骤中存在改进的机会，下面将讨论其中的一些例子。
载体的生成是在细胞系如HEK293T中进行的，优化细胞培养条件以最大化载体生成过程是可行的。基因转导到hspc的步骤可能有改进的空间-考虑到在协议中，引导临床阶段HSPC-GT资产需要两轮MOI为100的载体转导。
除了治疗基因外，HSPC在患者体内移植的数量方面是HSPC- gt和HSCT成功的另一个关键因素。临床研究证实，有效细胞剂量与造血恢复速度、免疫重建、移植细胞的长期持久性和受体存活直接相关。
人们正在尝试不同的方法来增加HSPC细胞的有效剂量，包括增强移植前HSPC的植入和体外扩增。例如，通过预处理16,16-二甲基前列腺素E2，可以增强HSPCs的移植物能力。与此同时，Gamida Cell和Novartis等公司对HSPCs的体外扩增进行了深入研究，产生了诱导不同倍数的HSC扩增的试剂。
这些例子说明了正在进行的专门针对改善HSPC-GT和HSCT的机会和活动。为了帮助实现这些目标，需要适当的技术来确定各种基于细胞的过程的最佳协议。考虑到最佳方案可能由多个步骤组成，具有动态容量范围的灵活筛选技术将最适合这一任务。
满足这种高通量筛选需求的潜在平台技术正在开始出现，包括微流体技术，它提供计算机化的纳米级培养系统，以及组合细胞培养，它提供3D基于珠的细胞培养，在单个实验中筛选数千种方案，具有确定改进的细胞操作方案的能力。
这些技术带来了新的希望，改进的细胞培养方案将被确定，以简化复杂的HSPC-GT过程，降低成本，同时提高治疗的安全性和有效性，从而使这种拯救生命的治疗成为现实。
参考
1.www.technologyreview.com/s/602113/gene-therapy-cure-has-money-back-guarantee/ ? = 602129。
