專欄【嵇叔夜專欄】新工具增強抗...

【嵇叔夜專欄】新工具增強抗癌細胞的能力

Date:

加州史丹佛大學的生物工程師 Stanley Qi 和免疫學家 Crystal Mackall 及其同事開發了一種替代系統,稱為 MEGA(多重效應器引導陣列)。它具有 CRISPR 引導 RNA,但將 DNA 切割 Cas9 替換為稱為 Cas13d 的 RNA 切割替代品。這對組合中 CRISPR 的一半將 Cas13d 引導至 DNA 模板產生的目標 mRNA。薩拉·里爾登 Sara Reardon發表在最新一期《自然》(Nature)的<MEGA-CRISPR 工具增強抗癌細胞的能力>( MEGA-CRISPR tool gives a power boost to cancer-fighting cells)指出,編輯 RNA 而不是 DNA 的系統可以為耗盡的 CAR T 細胞賦予新的生命。(A system that edits RNA rather than DNA can give new life to exhausted CAR T cells. )

T 細胞的免疫步兵來攻擊腫瘤細胞

CRISPR -Cas9基因編輯系統擅長改變和破壞基因。但它所做的改變是永久性的,如果系統出現問題,這可能會成為一個大問題。現在,基於 CRISPR 的系統以細胞的短命信使 RNA(而不是 DNA)為目標,可以提供一種更精確、可逆的細胞療法設計方法,甚至可以幫助科學家發現不同基因如何協同工作。這個成果發表在2 月 21 日發表在Cell 1上。

工程化CRISPR 系統通常有兩個主要組件:DNA 切割酶(通常為Cas9)和一段「引導」RNA,將酵素引導至待編輯的 DNA 片段。該系統最有前景的醫學應用之一是其在生產嵌合抗原受體 (CAR) T 細胞方面的潛在用途。它們是透過改造稱為 T 細胞的免疫步兵來攻擊腫瘤細胞表面的特定蛋白質而製成的。但 DNA 編輯 CRISPR 系統可能會帶來安全性問題,並且在這些細胞中效率相對較低。

CRISPR 2.0:新一波基因編輯即將進入臨床試驗

「我們並沒有真正觸及任何 DNA,」Qi 說。這避免了造成永久性變化的風險,或者更糟的是,在指定目標以外的地方切割 DNA。mRNA 在細胞中的存活時間不會很長,因此任何錯誤都會很快消失。

T 細胞等活躍細胞會產生各種不斷變化的 mRNA 分子,每種分子都會指導特定蛋白質的產生。Cas13d 切割目標 mRNA,將其破壞並阻止其產生特定蛋白質。這與關閉相關基因具有相同的效果。MEGA 使研究人員能夠創建「多重」CRISPR–Cas13d 系統,該系統可以關閉多種蛋白質的產生,一次有效地關閉多達 10 個基因。

使疲憊的細胞恢復活力

該團隊利用該系統解決了 CAR-T 療法的一個缺陷,即 T 細胞衰竭。如果 CAR T 細胞因慢性感染或長期腫瘤而被活化過多次,它們的效果就會降低。

為了給疲憊的 T 細胞帶來刺激,研究人員設計了 CRISPR 系統,該系統針對參與能量產生和糖代謝等功能的 mRNA 分子。經過一些 MEGA 組合處理的 T 細胞停止表達疲勞分子訊號,並且在縮小小鼠腫瘤方面變得更好。

增強抗癌 T 細胞的競賽

Qi、Mackall 和他們的同事還創建了 Cas13d 的一個版本,僅當 CAR T 細胞接受抗生素甲氧芐啶處理時才會開啟。透過改變甲氧芐啶的劑量,研究人員可以上下「調整」mRNA水平,使團隊能夠精確控制分子路徑何時以及如何被激活,而不是完全關閉它們。

「看到 RNA CRISPR 工具箱如何應用總是令人興奮,」劍橋麻省理工學院的系統生物學家 Jonathan Gootenberg 說。他說,調整 RNA 轉錄本集合的能力對於細胞療法特別有用。

費城賓州大學的免疫學家 Joseph Fraietta 對此表示同意。他說,根據他自己使用 CRISPR 的經驗,他的團隊一次只能編輯 CAR T 細胞中的大約三個基因,然後細胞就會變得不健康。「這將開闢更多途徑,」他說。但他警告說,該系統需要持續高水平的 Cas13d,這可能會引發免疫反應。

Mackall 和 Qi 表示,MEGA 調節基因表現的能力使科學家能夠同時改變多種 mRNA 的水平,揭示了來自不同基因組合的不同量的 mRNA 如何協同工作來執行細胞功能。

本文僅代表作者立場,不代表本平台立場

分享文章

Facebook Comments 文章留言

特別報導
特別報導
銳傳媒資料中心

專欄

推薦閱讀