這些核酸酶可以有效和特異性地對基因組進(jìn)行靶向編輯，使得能夠?qū)⒈磉_(dá)組件整合到安全的基因組位點(diǎn)，或是通過在受累基因啟動(dòng)子下游插入一個(gè)功能性的拷貝糾正致病突變。相比于基因替代，這種基因修正不僅能夠修復(fù)功能，還能夠恢復(fù)基因的生理表達(dá)，這是基因治療長期追尋的一個(gè)目標(biāo)。
在基因治療中，造血干細(xì)胞因?yàn)榫哂凶晕腋录胺只癁楦鞣N細(xì)胞系的能力而成為一種很有吸引力的靶細(xì)胞。近年來，將外源目的基因?qū)朐煅杉?xì)胞，以糾正或補(bǔ)償基因缺陷和異常引起的疾病，特別是血液疾病如腺苷脫氨酶缺陷病、血友病、地中海貧血癥及鐮狀細(xì)胞貧血癥中已取得重要的進(jìn)展，然而，在造血干細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)靶向基因組編輯卻仍然是一個(gè)難題。
在這項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)其障礙在于同源重組只發(fā)生在周期細(xì)胞中（細(xì)胞周期的 S/G2），因而導(dǎo)致了在諸如 HSCs 一類的靜息成體干細(xì)胞中進(jìn)行這種基因組編輯操作效率低下。通過采用特異的傳送平臺(tái)和培養(yǎng)條件他們克服了這些障礙。
研究人員首先用一些細(xì)胞因子對細(xì)胞進(jìn)行了2天的預(yù)刺激，在第二天時(shí)利用一種病毒載體導(dǎo)入了重組模板。他們隨后利用電流對細(xì)胞進(jìn)行對細(xì)胞進(jìn)行了滲透性處理，然后添加設(shè)計(jì)的鋅指核酸酶靶向目的 DNA 序列。用細(xì)胞因子進(jìn)行預(yù)處理使得細(xì)胞對于導(dǎo)入核酸酶的毒性效應(yīng)變得不太敏感，更重要的是這種處理促使一些細(xì)胞進(jìn)入到細(xì)胞周期能夠介導(dǎo)同源重組。此外，研究人員還用兩種芳（香）烴受體蛋白抑制劑dmPGE2和SR1處理了細(xì)胞，阻止了它們過早分化，使 HSCs 處于干細(xì)胞狀態(tài)。
這一實(shí)驗(yàn)方案使得實(shí)現(xiàn)了位點(diǎn)特異性基因組編輯，將修正互補(bǔ) DNA 靶向到了HSCs 細(xì)胞的IL2RG 基因中。IL2RG 是 X-連鎖重癥聯(lián)合免疫缺陷病（SCID-X1）的致病基因。當(dāng)他們將這些處理細(xì)胞轉(zhuǎn)移到免疫缺陷小鼠體內(nèi)，證實(shí)基因編輯 HSCs 可以維持正常的造血并生成了功能性的淋巴細(xì)胞。
研究人員表示，這一突破性的成果為治療SCID-X1 和其他基因缺陷疾病開辟了一條新途徑。
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