摘要：倫敦大學(xué)學(xué)院的科學(xué)家們?cè)谌祟惣?xì)胞和小鼠身上進(jìn)行的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，免疫系統(tǒng)關(guān)鍵部分細(xì)胞中的一個(gè)缺陷可以用一種開(kāi)創(chuàng)性的基因編輯技術(shù)修復(fù)。
倫敦大學(xué)學(xué)院的科學(xué)家們?cè)谌祟惣?xì)胞和小鼠身上進(jìn)行的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，免疫系統(tǒng)關(guān)鍵部分細(xì)胞中的一個(gè)缺陷可以用一種開(kāi)創(chuàng)性的基因編輯技術(shù)修復(fù)。
研究人員說(shuō)，這項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》上的研究，可能會(huì)為一種罕見(jiàn)疾病的白細(xì)胞帶來(lái)新的治療方法，這種疾病通常幫助控制免疫系統(tǒng)的白細(xì)胞被稱為調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，而保護(hù)身體免受重復(fù)感染和癌癥的白細(xì)胞被稱為效應(yīng)T細(xì)胞。
圖1 新研究發(fā)現(xiàn)用基因編輯技術(shù)修復(fù)免疫細(xì)胞的缺陷
CTLA-4功能不全的患者攜帶一種基因突變，導(dǎo)致這些T細(xì)胞功能異常。這導(dǎo)致他們?cè)馐車(chē)?yán)重的自身免疫，他們的免疫系統(tǒng)攻擊自己的組織和器官，包括他們的血細(xì)胞。
這種情況還會(huì)阻礙他們的免疫系統(tǒng)的“記憶”，這意味著患者可能難以抵御相同病毒和細(xì)菌的復(fù)發(fā)感染。在某些情況下，它還會(huì)導(dǎo)致淋巴瘤，這是一種血癌。
在人類細(xì)胞中，使用“剪切”和“粘貼”基因編輯技術(shù)，使用CRISPR/Cas系統(tǒng)，研究人員能夠定位從CTLA-4不足患者身上提取的T細(xì)胞中的錯(cuò)誤基因，并修復(fù)錯(cuò)誤。這使細(xì)胞中的CTLA-4水平恢復(fù)到健康T細(xì)胞中的水平。他們還能夠通過(guò)給CTLA-4不足的小鼠注射基因編輯(校正)T細(xì)胞來(lái)改善疾病的癥狀。
圖2 編輯CTLA-4基因和校正位點(diǎn)突變
聯(lián)合資深作者、倫敦大學(xué)學(xué)院大奧蒙德街兒童健康研究所基因治療和兒童免疫學(xué)馬赫布比安教授克萊爾·布斯說(shuō):“想到將這種療法應(yīng)用到患者身上，真的很令人興奮。如果我們能改善他們的癥狀，降低他們患淋巴增生性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，這將是向前邁出的一大步。這篇特別的論文很重要，因?yàn)槲覀冋谑褂米钚碌幕蚓庉嫾夹g(shù)來(lái)精確糾正這些T細(xì)胞，這是解決先天免疫錯(cuò)誤的一種新方法。”
CTLA-4是T細(xì)胞產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì)，有助于控制免疫系統(tǒng)的活性。大多數(shù)人都攜帶兩個(gè)負(fù)責(zé)產(chǎn)生CTLA-4的有效基因拷貝，但那些只有一個(gè)功能拷貝的人產(chǎn)生的這種蛋白質(zhì)太少，不足以充分調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。
目前，CTLA-4不足的標(biāo)準(zhǔn)治療方法是骨髓移植，以取代負(fù)責(zé)產(chǎn)生T細(xì)胞的干細(xì)胞。但移植是有風(fēng)險(xiǎn)的，需要大劑量的化療和住院數(shù)周。CTLA-4功能不全的老年患者通常不能耐受移植手術(shù)。
布斯教授說(shuō):“我們的方法有很多積極的方面。通過(guò)糾正病人的T細(xì)胞，我們認(rèn)為它可以改善疾病的許多癥狀，同時(shí)比骨髓移植的毒性小得多。收集T細(xì)胞更容易，糾正T細(xì)胞也更容易。通過(guò)這種方法，患者在醫(yī)院的時(shí)間將會(huì)大大減少。”
這種基因編輯方法是由倫敦大學(xué)學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)的，它使用了獲得過(guò)諾貝爾獎(jiǎng)的基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas9來(lái)定位并剪斷有缺陷的CTLA-4基因。然后用改良過(guò)的病毒將修正過(guò)的DNA序列傳送到細(xì)胞中。然后用一種被稱為同源定向修復(fù)的細(xì)胞DNA修復(fù)機(jī)制將其粘貼到基因的錯(cuò)誤部分。
圖3 FACs圖示三種不同gRNA靶向基因內(nèi)區(qū)經(jīng)核轉(zhuǎn)染后代表性的正常CTLA-4表面表達(dá)
這使得研究人員能夠保存CTLA-4基因中的重要序列——即內(nèi)含子——使其僅在需要時(shí)被細(xì)胞打開(kāi)或關(guān)閉。
聯(lián)合資深作者、臨床細(xì)胞和基因療法教授、倫敦大學(xué)學(xué)院感染和免疫學(xué)部主任艾瑪·莫里斯教授說(shuō):“在控制免疫反應(yīng)中起關(guān)鍵作用的基因并不是一直處于激活狀態(tài)，而是受到非常嚴(yán)格的調(diào)控。”我們使用的技術(shù)允許我們保持控制基因表達(dá)的自然(內(nèi)源性)機(jī)制的完整性，同時(shí)糾正基因本身的錯(cuò)誤。”
該研究由倫敦大學(xué)學(xué)院維康信托基金臨床博士托馬斯·福克斯博士領(lǐng)導(dǎo)，建立在馬薩諸塞州波士頓Dana-Farber/波士頓兒童癌癥和血液疾病中心的Pietro Genovese博士的工作基礎(chǔ)上，他是該研究的作者之一。
盡管CTLA-4不足的情況很罕見(jiàn)，但研究團(tuán)隊(duì)表示，他們?yōu)橹委熯@種疾病開(kāi)發(fā)的基因編輯療法可能是他們的方法的原理證明，這種方法可以用于治療其他疾病。
莫里斯教授補(bǔ)充說(shuō):“這是一種糾正基因突變的方法，可能適用于其他疾病。更重要的是，它讓我們能夠糾正調(diào)控異常或過(guò)度活躍的基因，也讓我們更多地了解基因表達(dá)和基因調(diào)控。”
參考資料：
[1] Therapeutic gene editing of T cells to correct CTLA-4 insufficiency
摘要：倫敦大學(xué)學(xué)院的科學(xué)家們?cè)谌祟惣?xì)胞和小鼠身上進(jìn)行的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，免疫系統(tǒng)關(guān)鍵部分細(xì)胞中的一個(gè)缺陷可以用一種開(kāi)創(chuàng)性的基因編輯技術(shù)修復(fù)。
倫敦大學(xué)學(xué)院的科學(xué)家們?cè)谌祟惣?xì)胞和小鼠身上進(jìn)行的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，免疫系統(tǒng)關(guān)鍵部分細(xì)胞中的一個(gè)缺陷可以用一種開(kāi)創(chuàng)性的基因編輯技術(shù)修復(fù)。
研究人員說(shuō)，這項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》上的研究，可能會(huì)為一種罕見(jiàn)疾病的白細(xì)胞帶來(lái)新的治療方法，這種疾病通常幫助控制免疫系統(tǒng)的白細(xì)胞被稱為調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，而保護(hù)身體免受重復(fù)感染和癌癥的白細(xì)胞被稱為效應(yīng)T細(xì)胞。
圖1 新研究發(fā)現(xiàn)用基因編輯技術(shù)修復(fù)免疫細(xì)胞的缺陷
CTLA-4功能不全的患者攜帶一種基因突變，導(dǎo)致這些T細(xì)胞功能異常。這導(dǎo)致他們?cè)馐車(chē)?yán)重的自身免疫，他們的免疫系統(tǒng)攻擊自己的組織和器官，包括他們的血細(xì)胞。
這種情況還會(huì)阻礙他們的免疫系統(tǒng)的“記憶”，這意味著患者可能難以抵御相同病毒和細(xì)菌的復(fù)發(fā)感染。在某些情況下，它還會(huì)導(dǎo)致淋巴瘤，這是一種血癌。
在人類細(xì)胞中，使用“剪切”和“粘貼”基因編輯技術(shù)，使用CRISPR/Cas系統(tǒng)，研究人員能夠定位從CTLA-4不足患者身上提取的T細(xì)胞中的錯(cuò)誤基因，并修復(fù)錯(cuò)誤。這使細(xì)胞中的CTLA-4水平恢復(fù)到健康T細(xì)胞中的水平。他們還能夠通過(guò)給CTLA-4不足的小鼠注射基因編輯(校正)T細(xì)胞來(lái)改善疾病的癥狀。
圖2 編輯CTLA-4基因和校正位點(diǎn)突變
聯(lián)合資深作者、倫敦大學(xué)學(xué)院大奧蒙德街兒童健康研究所基因治療和兒童免疫學(xué)馬赫布比安教授克萊爾·布斯說(shuō):“想到將這種療法應(yīng)用到患者身上，真的很令人興奮。如果我們能改善他們的癥狀，降低他們患淋巴增生性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，這將是向前邁出的一大步。這篇特別的論文很重要，因?yàn)槲覀冋谑褂米钚碌幕蚓庉嫾夹g(shù)來(lái)精確糾正這些T細(xì)胞，這是解決先天免疫錯(cuò)誤的一種新方法。”
CTLA-4是T細(xì)胞產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì)，有助于控制免疫系統(tǒng)的活性。大多數(shù)人都攜帶兩個(gè)負(fù)責(zé)產(chǎn)生CTLA-4的有效基因拷貝，但那些只有一個(gè)功能拷貝的人產(chǎn)生的這種蛋白質(zhì)太少，不足以充分調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。
目前，CTLA-4不足的標(biāo)準(zhǔn)治療方法是骨髓移植，以取代負(fù)責(zé)產(chǎn)生T細(xì)胞的干細(xì)胞。但移植是有風(fēng)險(xiǎn)的，需要大劑量的化療和住院數(shù)周。CTLA-4功能不全的老年患者通常不能耐受移植手術(shù)。
布斯教授說(shuō):“我們的方法有很多積極的方面。通過(guò)糾正病人的T細(xì)胞，我們認(rèn)為它可以改善疾病的許多癥狀，同時(shí)比骨髓移植的毒性小得多。收集T細(xì)胞更容易，糾正T細(xì)胞也更容易。通過(guò)這種方法，患者在醫(yī)院的時(shí)間將會(huì)大大減少。”
這種基因編輯方法是由倫敦大學(xué)學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)的，它使用了獲得過(guò)諾貝爾獎(jiǎng)的基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas9來(lái)定位并剪斷有缺陷的CTLA-4基因。然后用改良過(guò)的病毒將修正過(guò)的DNA序列傳送到細(xì)胞中。然后用一種被稱為同源定向修復(fù)的細(xì)胞DNA修復(fù)機(jī)制將其粘貼到基因的錯(cuò)誤部分。
圖3 FACs圖示三種不同gRNA靶向基因內(nèi)區(qū)經(jīng)核轉(zhuǎn)染后代表性的正常CTLA-4表面表達(dá)
這使得研究人員能夠保存CTLA-4基因中的重要序列——即內(nèi)含子——使其僅在需要時(shí)被細(xì)胞打開(kāi)或關(guān)閉。
聯(lián)合資深作者、臨床細(xì)胞和基因療法教授、倫敦大學(xué)學(xué)院感染和免疫學(xué)部主任艾瑪·莫里斯教授說(shuō):“在控制免疫反應(yīng)中起關(guān)鍵作用的基因并不是一直處于激活狀態(tài)，而是受到非常嚴(yán)格的調(diào)控。”我們使用的技術(shù)允許我們保持控制基因表達(dá)的自然(內(nèi)源性)機(jī)制的完整性，同時(shí)糾正基因本身的錯(cuò)誤。”
該研究由倫敦大學(xué)學(xué)院維康信托基金臨床博士托馬斯·福克斯博士領(lǐng)導(dǎo)，建立在馬薩諸塞州波士頓Dana-Farber/波士頓兒童癌癥和血液疾病中心的Pietro Genovese博士的工作基礎(chǔ)上，他是該研究的作者之一。
盡管CTLA-4不足的情況很罕見(jiàn)，但研究團(tuán)隊(duì)表示，他們?yōu)橹委熯@種疾病開(kāi)發(fā)的基因編輯療法可能是他們的方法的原理證明，這種方法可以用于治療其他疾病。
莫里斯教授補(bǔ)充說(shuō):“這是一種糾正基因突變的方法，可能適用于其他疾病。更重要的是，它讓我們能夠糾正調(diào)控異常或過(guò)度活躍的基因，也讓我們更多地了解基因表達(dá)和基因調(diào)控。”
參考資料：
[1] Therapeutic gene editing of T cells to correct CTLA-4 insufficiency
