تالاسمی یک اختلال ژنتیکی خونی است که به دلیل جهش در ژن‌های هموگلوبین، تولید زنجیره‌های گلوبین غیرطبیعی یا ناکافی را باعث می‌شود. این بیماری به دو نوع اصلی آلفا و بتا تقسیم می‌شود که هر یک ناشی از نقص در تولید زنجیره‌های آلفا یا بتا گلوبین هستند.
ژن‌درمانی β-Thalassemia که شایع‌ترین نوع تالاسمی است، با استفاده از ویرایشگرهای ژنی مانند CRISPR/Cas9، سایر سیستم‌های ویرایشی مبتنی بر کریسپر، یا روش‌های مبتنی بر ویروس انجام می‌شود. به این صورت که معمولاً با اعمال تغییرات یا جهش در نواحی تنظیمی ژن گاماگلوبین، بیان این ژن افزایش می‌یابد. این افزایش بیان، منجر به تولید گاماگلوبین بیشتر می‌شود که به‌جای بتاگلوبین در ساختار تترامر هموگلوبین قرار می‌گیرد و عملکرد هموگلوبین را در حمل اکسیژن بهبود می‌بخشد.
پس از دریافت موفقیت آمیز ژن‌درمانی، فرد بیمار می‌تواند بدون نیاز به مصرف دارو، مانند افراد سالم به زندگی خود ادامه دهد.
در بیماری بتا تالاسمی (β-Thalassemia) ، زیرواحد بتا هموگلوبین دچار جهش ژنتیکی می‌شود و باعث اختلال در اکسیژن‌رسانی به بافت‌ها می‌گردد. کاهش اکسیژن‌رسانی به بافت‌ها باعث تحریک تولید بیشتر گلبول‌های قرمز خون و در نتیجه انباشت هموگلوبین و آهن در خون می‌شود. مبتلایان به این بیماری، به‌منظور تسهیل دفع آهن اضافی از بدن، مجبور به استفاده از داروهای کیلاته‌کننده آهن (Iron Chelating Agents) مانند Deferasirox می‌شوند.
فرآیند درمان در ژن‌درمانی بیماری تالاسمی، با استفاده از Myeloablative Conditioning (برای حذف سلول‌های ویرایش‌نشده و بیمار) و دریافت داروهایی مانند G-CSF (Granulocyte-Colony Stimulating Factor) انجام می‌شود.
G-CSF باعث مهاجرت سلول‌های بنیادی مغز استخوان (Hematopoietic Stem Cells :HSC) به خون می‌شود که دسترسی و ویرایش این سلول‌ها را آسان‌تر و موثرتر می‌کند.