Nature子刊：96％人群有预先存在的Cas9免疫力，CRISPR继脱靶风险后又一挑战丨医麦猛爆料

今天是2018年10月31日

农历九月二十三

医麦客：回归理性，踏实研究

2018年10月31日/医麦客 eMedClub/--CRISPR-Cas9系统已被证明是一种强大的基因组编辑工具，可以精确修饰人类、动物和植物细胞内的特定DNA序列。目前，正在进行许多努力以使用CRISPR-Cas9系统来治疗人类遗传疾病，分为在体和体外治疗。

近日，一项新研究表明，绝大多数人的免疫系统可能早已准备好攻击CRISPR-Cas9基因编辑疗法的关键组成部分。

如果这个发现听起来很熟悉，那是因为今年1月发布的另一篇没有经过同行评审的论文得出了类似的结论，当时CRISPR公司的股票价格应声下跌。

这次发表在同行评审期刊Nature Medicine上的论文表明，1月份的结果不是偶然。

上：1月；下：10月（图片来源：bioReix & Nature）

恐慌丨预先存在的免疫力

在最新的研究中，来自德国柏林Charité大学医学院的一个科学家团队将48名健康志愿者的血液样本暴露于CRISPR系统中最广泛使用的Cas9酶— —SpCas9，这种酶来自一种名为化脓性链球菌（S. pyogenes）的细菌。

为了检测SpCas9介导的T细胞应答，研究人员用重组SpCas9刺激人外周血单核细胞（PBMCs），并通过流式细胞术用一组T细胞标记物来分析CD3+、CD4+和CD8+ T细胞的反应性。

有趣的是，96％（46/48）的供体显示SpCas9刺激后效应T（Teff）细胞活化。

与观察到的SpCas9诱导T细胞活化的高速率相一致，研究人员在85％的血清样品中检测到针对两种已知化脓性链球菌抗原中的至少一种的抗体滴度。

此外，大多数SpCas9反应性T细胞表达效应记忆（Tem）（CD4 +和CD8 +）或终末分化的效应记忆T（Temra）细胞（CD8 +）表型。这暗示机体先前暴露于SpCas9，因此SpCas9的刺激能诱导受试者的免疫记忆。

研究发现，96％受试者的血清样品中检测到与SpCas9反应的免疫T细胞，85％有针对它的抗体（图片来源：Nature）

这一比例高于斯坦福大学医学院Matthew Porteus领导的研究小组在1月份的研究报告。当时，Porteus小组发现，65％受试者体内有针对SpCas9的抗体，但无法检测出针对该酶的T细胞活性。此外，其他团队以前的研究表明，实验动物也存在预先的免疫力。

Michael Schmueck-Henneresse博士领导了最新研究，他最初对96％的研究结果感到惊讶。“但这是可以理解的，因为化脓性链球菌是造成人类细菌感染的最常见原因之一，我们都经历过多次感染，甚至可能被其定植。”他在一封电子邮件中写道。

针对这项最新研究，Porteus认为，CRISPR-Cas9的免疫问题仍然值得密切关注。

其他常用的SpCas9直向同源物，如SaCas9（Cas9的金黄色葡萄球菌同源物），也会产生这种类型的免疫反应，具有相似的风险。

今年9月，发表在Cell子刊上的一篇论文显示，在美国人群中，研究人员发现200个受试者的血清样品中预先存在的SaCas9和SpCas9抗体的流行率分别为10％和2.5％。今年1月的论文显示，79％血清样品具有预先存在的SaCas9抗体，46％有抗SaCas9 T细胞。

9月（图片来源：Cell）

应对措施

CRISPR-Cas9基因治疗过程中产生不受欢迎的免疫应答，可能会降低疗效，并且引起安全性问题。

在这项研究中，研究团队开发了一种测试技术，可以用来可靠地确定CRISPR-Cas9疗法引起免疫反应的风险是否很低，以确保细胞产品放心使用。

该技术通过分离和扩增调节性T细胞（Treg）起作用，SpCas9特异性Treg细胞是成年人外周血中生理性SpCas9诱导的T细胞反应的固有部分，控制不需要的免疫反应。

某些患者针对Cas蛋白具有失调的Treg /Teff比率和强CD8 + T细胞应答可能对Cas相关基因治疗造成限制。体外数据表明，内源性SpCas9特异性Treg细胞有可能减轻SpCas9特异性Teff的活化、扩增和功能，控制SpCas9反应性Teff反应，以便成功进行CRISPR-Cas9基因编辑。

最近的临床前和第一次临床数据显示，过继转移的Treg细胞可以对抗T细胞的激活，也会压倒Teff反应。因此，过继转移离体富集的SpCas9特异性Treg细胞或经基因改造以表达SpCas9特异性TCR的Treg细胞，有望潜在高安全风险患者的治疗选择。

此外，在进行临床试验之前和期间，可能有必要监测Cas酶特异性的适应性免疫应答。

展望

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体外应用

对于使用CRISPR的体外疗法，仅短暂暴露于Cas酶的基因编辑可降低危险免疫事件发生的风险。如果离体时间延长，使用CRISPR-Cas系统的离体修饰可能受免疫原性的影响较小，因为基因编辑的细胞可以在Cas蛋白完全降解后输注。

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在体应用

然而，一些遗传性疾病会产生无法在人体外修饰的基因缺陷，因此必须找到新的解决方案以防止危险免疫反应发生。

对于CRISPR-Cas的在体应用，研究人员表示，药物开发者应尽量减少Cas9在细胞中活化的时间，可以考虑给予第一批患者预防性的免疫抑制治疗。

此外，进一步的研究应该阐明Cas酶特异性Treg细胞的过继转移能否有效预防CRISPR-Cas编辑组织的危险炎症损伤，这将可以避免全身免疫抑制药物的使用。

Schmueck-Henneresse博士敦促谨慎进入临床试验，但他同时认为，没理由感到恐慌，这次的研究结果只是一个警告，免疫原性是基因治疗领域长期存在的问题。

今年4月，本篇论文以未经同行评审的预印本形式在线发表在bioRxiv上，当时，澳大利亚国立大学的基因组编辑专家Gaetan Burgio博士在Twitter上表示，“对Cas9预先存在的免疫力比脱靶效应更令人担忧”。

但在回复该论文最新版本的推文中，他写道：“自预印本上线以来已经过去了6个月，CRISPR领域的发展日新月异。此后的其他工作展示了如何通过修饰Cas9蛋白或使用Cas9直系同源物来规避这一点。所以无需恐慌！”

（图片来源：Twitter）

Burgio博士围绕免疫问题的另一种可能方法是使用其他种类的DNA切割酶。但Schmueck-Henneresse说，这可能不是一个简单的解决方案，因为其他Cas酶来自人类经常接触的细菌。事实上，他的团队测试了其他酶，如Cpf1，并发现了类似的免疫反应，他建议从不知道会感染人类的细菌中寻找合适的Cas9酶。

在经历了多次的安全问题之后，人们对CRISPR的临床应用已经相当谨慎。

回归理性，踏实研究，应该成为这一领域的主旋律。毕竟，还有太多的已知等待我们解释，更多的未知等待着被发现。

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参考出处：

https://www.nature.com/articles/s41591-018-0204-6

https://www.xconomy.com/boston/2018/10/29/pre-existing-immunity-to-crispr-found-in-96-of-people-in-study/

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-10/c-ub-awi103018.php