CRISPR-Cas9基因编辑技术自问世以来，被誉为“基因手术刀”。2023年，全球首款基于CRISPR的疗法Casgevy在英国和美国相继获批上市，用于治疗镰状细胞病和输血依赖性β-地中海贫血，这标志着基因编辑从实验室走向临床的历史性跨越；然而，这把手术刀并非总能切得恰到好处。当CRISPR在DNA上制造切口后，细胞自身的修复机制有时会“自作主张”，产生意想不到的基因重排或大片段缺失，这些脱靶和附带损伤，构成了基因治疗安全性方面的一大隐忧。尤其是对于需要向造血干细胞中精准插入完整功能基因的治疗策略，效率低下和意外突变问题更为突出。

近日，一篇发表在国际杂志Nature Biotechnology上题为“Selection of human hematopoietic stem cells bearing the intended functional edit by transient AND-gate reporters”的研究报告中，来自意大利圣拉斐尔Telethon基因治疗研究所等机构的科学家们通过研究开发了一套名为SMArT的平台，其全称为“基于人工反式激活因子的筛选”。这套系统如同给基因编辑流程配备了一位严格的“质检员”，能将成功完成精准基因整合的造血干细胞富集到80%至100%的纯度，同时优先清除那些携带非预期且可能具有基因毒性的细胞。

文章中，研究人员聚焦于两种严重的遗传性免疫缺陷疾病：X连锁重症联合免疫缺陷和1型高IgM综合征。这两种疾病均由单个基因突变导致，患者体内缺乏功能性免疫细胞，出生后极易遭受致命感染。理论上，向患者的造血干细胞中精准插入一个正确的基因拷贝，即可实现根治。但在实际操作中，CRISPR-Cas9切断DNA后，细胞主要通过非同源末端连接通路进行修复，这种通路容易出错，而研究者真正需要的同源定向修复效率却很低。更麻烦的是，同一位点可能同时发生多种不同类型的修复事件，包括正确整合、错误整合、小片段插入缺失乃至大片段重排。

SMArT-1 利用 tTA 实现在基因整合时进行瞬时选择标记的表达

SMArT平台的巧妙之处在于其并不直接提高修复效率，而是建立了一个临时的“与门”报告系统。只有当细胞同时满足两个条件—既在目标位点实现了模板化功能基因的正确整合，又保持了该位点基因组的完整性—才会短暂激活一个可筛选的标志物。这套系统设计了三种逐步升级的配置版本，其中最先进的SMArT-3版本甚至利用单一的多功能编辑平台，既能检测正确整合，又能短暂激活内源性基因以提升干细胞植入能力。

在临床前模型中，经过SMArT富集的造血干细胞群体，在移植到免疫缺陷小鼠体内后成功定植，并长期重建了人类血液系统；更重要的是，用于筛选正确编辑细胞的报告分子仅短暂表达，在植入后就完全检测不到，最终留在体内的是一群“干净”的编辑后移植物，这意味着，SMArT不仅提高了精准编辑细胞的纯度，还有效清除了那些携带潜在危险突变的细胞。

研究者Samuele Ferrari指出，研究人员的目标并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后细胞产品的质量，SMArT引入了一个可编程的框架，能够同时提高精准度、降低基因毒性负荷并保留干细胞的功能潜力。研究人员做了一个生动的比喻：基因编辑常被描述为精密的基因组手术，但生物学的复杂性远超最初的设想，SMArT帮助科研人员区分哪些细胞真正实现了预期的治疗结果，哪些细胞走上了其他修复路径。

目前获得监管批准的Casgevy疗法采用的是基因敲除策略，即通过破坏一个靶基因来达到治疗效果。相比之下，向断裂位点精准插入完整功能基因的靶向整合策略，临床应用范围更广，但一直受限于低效率和安全性问题。SMArT的出现，为后一种策略提供了可行的质量控制方案。研究者认为，SMArT不仅可以整合到现有的CRISPR-Cas9编辑流程中，也适用于其他新兴的基因组工程技术。

基因治疗的终极目标是“一次治疗，终身治愈”。而要达到这一目标，首先得确保输入患者体内的每一个细胞都是“合格产品”。SMArT就像一位不知疲倦的质检员，在细胞进入人体之前，把那些编辑不达标、携带隐患的“次品”挡在门外，这对于全球数以百万计的遗传病患者而言，无疑是一个值得期待的消息，当然，该技术目前仍处于临床前研究阶段，其在不同疾病模型和更大动物中的安全性与有效性尚需进一步验证。但至少，科学家们已经找到了一条让基因编辑更加精准、更加可控的可行路径。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Canarutto, D., Fiumara, M., Venkatesan, V. et al. Selection of human hematopoietic stem cells bearing the intended functional edit by transient AND-gate reporters. Nat Biotechnol (2026). doi：10.1038/s41587-026-03142-z