由圣拉斐尔电信顿基因治疗研究所（SR-Tiget）的Luigi Naldini领导的研究团队开发了一种新策略，可显著提高CRISPR-Cas9在人类造血干细胞中基因编辑的精确度和安全性，有望克服限制基因组编辑疗法更广泛应用的主要障碍之一。
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这项发表在《自然·生物技术》杂志上的研究介绍了SMArT（"通过人工转录激活因子选择"），这是一种创新平台，能够实现基因大小的基因盒的靶向整合并验证操作结果。
该策略可用于将编辑后的造血干细胞和祖细胞（HSPCs）富集至近乎纯净的程度，同时选择性地去除在编辑过程中产生的携带非预期且可能有害的基因组改变的细胞。
这项工作由SR-Tiget主任Luigi Naldini和Samuele Ferrari领导，Daniele Canarutto和Martina Fiumara为共同第一作者。
CRISPR-Cas9编辑通过实现对致病基因的靶向修饰，已经彻底改变了遗传医学领域。首批基于CRISPR的疗法——包括用于镰状细胞病和输血依赖性β-地中海贫血的exagamglogene autotemcel（Casgevy）——已在多个国家获得监管批准，标志着基因组编辑疗法的历史性里程碑。然而，尽管取得了这些进展，安全问题仍然存在。
研究的主要作者：从左至右，Daniele Canarutto、Luigi Naldini、Samuele Ferrari和Martina Fiumara。信用：圣拉斐尔-电信顿基因治疗研究所
当CRISPR-Cas9切割DNA时，细胞可能会以非预期的方式修复断裂，有时会产生染色体异常和重排，这可能带来未知的安全风险。
此外，Casgevy是一种基于DNA断裂敲除靶基因的药物。相反，将DNA盒靶向整合到断裂处迄今由于效率有限而难以实现，因为靶向整合的结果与其他编辑结果相矛盾。
SMArT通过验证预期结果是否已发生来解决这一问题，从而实现将具有靶向整合的细胞富集至100%纯度。重要的是，这种效率的提高也带来了改善的安全性。
"这些非预期结果，如DNA序列的大片段缺失，已成为基因编辑更广泛应用的最重要限制之一，尤其是在用于移植的干细胞中。通过SMArT，我们的目标是创建一个智能选择系统，能够识别并富集仅实现所需基因校正的细胞，同时排除携带潜在危险改变的细胞，"Luigi Naldini说道。
研究人员开发了三种日益复杂的SMArT配置，它们作为瞬时合成的"AND-gate"（与门）系统发挥作用。只有同时携带预期的靶向整合并保持靶位点完整性的细胞才会瞬时激活一个可选择标记，从而使正确编辑的细胞群得以纯化。
在临床前模型中，SMArT富集产生了高纯度的编辑造血干细胞群体，同时显著减少了大片段缺失和其他非预期编辑结果的存在。
将选中的细胞移植到免疫缺陷小鼠后，这些细胞成功植入并产生了长期的人类造血作用。重要的是，用于分离正确编辑细胞的选择器仅瞬时表达，在植入后变得不可检测，留下了一个"干净"的编辑移植物。
"我们的目标不仅仅是提高编辑效率，而是从根本上重新思考如何控制编辑细胞产品的质量，"该研究的共同资深作者Samuele Ferrari表示。"SMArT引入了一个可编程框架，可以同时提高精确度、减少基因毒性负担并保持干细胞的功能潜力。"
该研究聚焦于严重遗传性免疫疾病的治疗性基因编辑策略，包括X连锁严重联合免疫缺陷症（SCID-X1）和高IgM 1型综合征，但作者认为该方法可能广泛适用于多种基因编辑平台和疾病领域。
该技术最先进版本之一SMArT-3利用单一多功能可编程CRISPR-based调控系统，瞬时检测正确的基因组整合并瞬时激活可能改善干细胞植入的内源基因。
"基因编辑常被描述为精确的基因组手术，但生物学比最初预期的更为复杂，"该研究的共同第一作者Daniele Canarutto表示。"SMArT有助于区分真正实现预期治疗结果的细胞与经历了替代修复过程的细胞。"
"精准医学需要精准编辑，"共同第一作者Martina Fiumara补充道。"我们相信，像SMArT这样的方法可以帮助释放基因大小编辑的全部治疗潜力，同时解决该领域一些最紧迫的安全问题。"
作者建议，SMArT策略不仅可以与当前的CRISPR-Cas9编辑方法结合，还可以与其他新兴的基因组工程技术结合。
Daniele Canarutto等，通过瞬时与门报告系统选择携带预期功能编辑的人类造血干细胞，《自然·生物技术》(2026)。DOI: 10.1038/s41587-026-03142-z
期刊信息：《自然·生物技术》
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