主要的造血干细胞移植（HSCT）是治疗多种恶性和非恶性疾病的基础疗法，利用造血干细胞的独特再生能力来补充造血系统。每年，在美国有超过8,000人接受异体HSCT，甚至更多的人接受自体移植。基因治疗的进展进一步扩展了HSCT的治疗潜力，这涉及对宿主造血干细胞进行基因修饰，以改善疾病表型。然而，HSCT伴随有相当大的早期和晚期治疗相关的发病率和死亡率。即使在移植后存活超过五年的患者中，死亡率仍然比一般人群高出四到九倍。与依赖高剂量化疗和放疗的预处理方案相关的毒性是这些风险的重要来源。骨髓清除剂清除了造血干细胞的生态位，在异体HSCT中，有助于宿主免疫抑制以克服免疫学障碍。然而，非特异性的基因毒性具有即时和长期的影响，包括多脏器损伤（如肺、肝、肾和神经系统）及造血功能衰竭，导致感染、贫血和出血。幸存者面临终身的次发性恶性肿瘤、内分泌功能障碍和不育的风险。此外，基因毒性预处理引发的炎症可能增加移植物抗宿主病的风险。这些影响尤其对那些有多种共病和晚期恶性肿瘤的脆弱个体产生不成比例的影响，从而限制了造血干细胞疗法的更广泛适用性。为了克服这些挑战，靶向免疫疗法已被重新用于作为比传统方案更安全的替代品。单克隆抗体、抗体-药物偶联物和认知造血干细胞标记物KIT（也称为CD117）的嵌合抗原受体T细胞已被研究以选择性去除内源性造血干细胞。这些方法最大限度减少了器官损伤，缩短了造血功能衰竭的时间，并减少了促炎介质，保护了骨髓和胸腺生态位，从而加速免疫恢复。这些策略特别适合自体基因疗法，在这种情况下，免疫抑制或完全的造血替代并不一定是必需的。然而，免疫基础的药物由于对移植造血干细胞的非选择性靶向和延长的半衰期，导致靶向去除，从而带来了疗效和安全性挑战。因此，移植必须在药物被清除或充分失活之前延迟。这种延迟可能导致移植的造血干细胞和宿主造血干细胞之间的竞争，导致与传统预处理相比，嵌合度降低。为了确保时间限制的造血干细胞去除，已使用具有加速药代动力学的抗体-药物偶联物，但这可能增加对代谢毒性载荷的器官的损伤。尽管在某些环境中，矫正的细胞具有选择性优势，可能弥补较低的植入水平，但大多数学遗传疾病需要达到最小阈值才能矫正。例如，由β-球蛋白基因（HBB）突变引起的β-血红蛋白病这种常见血液疾病需要超过20%的矫正才能获得治疗效果。我们最近展示了在供体造血干细胞中精确编辑目标表位可赋予对单克隆抗体或CAR-T细胞的选择性抵抗，而不损害蛋白功能或调控。在此，我们利用这一技术开发了一个临床应用平台，通过将非基因毒性免疫治疗基础的骨髓清除与表位工程相结合，选择性植入和逐步富集治疗性基因修饰的造血干细胞。我们之前识别出KIT细胞外结构域的突变，这会阻止Fab-79D的结合，该单克隆抗体阻止SCF诱导的KIT同源二聚化。可以通过腺嘌呤碱基编辑在主要人源动员外周血衍生的CD34+造血干细胞中实现378组氨酸向精氨酸的改变，从而永远失去对单克隆抗体的识别，而同时保持功能、植入和分化能力。由于腺嘌呤碱基编辑非常适合多重编辑，我们将表位编辑与破坏红细胞特异性BCL11A增强子相结合，一种强制HbF去抑制的策略，以改善镰状细胞病和输血依赖性β-地中海贫血的表型。最近，类似的SpCas9核酸酶策略获得了美国食品药品监督管理局的批准。在电转优化后，KIT H378R、BCL11A +58和...