Nature深度好文：CRISPR/Cas9助力CAR-T取得重大突破

Original 谭炳合邦耀实验室 2022-03-29

导读

自从2011年《Nature》杂志综述：肿瘤免疫疗法时代来临，近几年来免疫疗法可谓势如破竹，在多种癌症治疗上取得重大突破并进入临床阶段。然而，免疫疗法的持久力短，效力不强、安全性低等问题一直让科学家堪忧。其中原因之一在于：面临的这么大CAR的基因片段，要实现基因组的定点精确整合，非常不易。近日《Nature》又发文：MSK利用CRISPR解决了CART精确基因Knock-in的大难题，使得CART更加安全、高效、持久。下面就随着小编一起来看看，伟大的科学家们究竟是如何实现更加高效安全的治疗？

2017年2月22日，Nature杂志以Letter的形式在线报道了美国纪念斯隆.凯特林癌症中心（MSK）研究人员将CRISPR/Cas9基因编辑技术应用于CAR-T疗法的一项重大突破性成果。

2013年CRISPR/Cas9基因编辑技术出现后，打开了基因治疗和癌症治疗的大门。CRISPR/Cas9可以在基因组水平上实现精准的分子修饰，其应用于肿瘤免疫疗法也不断取得突破，如今，CRISPR/Cas9和CAR-T疗法的强强联合，又再一次显示它在CAR-T免疫疗法领域的强大威力！

重大突破

该文章，研究人员采用腺相关病毒（AAV）介导的方式，使用CRISPR/Cas9技术首次实现在T细胞特定基因座进行CAR基因的整合，经修饰的T细胞不仅保证了CAR的稳定表达，同时又获得更加强效的肿瘤杀伤活性。

与非传统慢病毒载体介导的随机整合形式相比，该基因传递方式也大大降低了CAR-T细胞发生分化或癌化的风险，赋予了CAR-T技术全新的高效性、稳定性、安全性，再次显示了基因编辑技术在肿瘤免疫疗法领域具备的巨大开发潜力和良好发展前景。

技术路线

将CAR的表达构件克隆于AAV表达载体，通过同源臂设计使其精确整合到TCRα链恒定区，并受该基因座的转录调控序列调控表达。

CAR基因在这一特定基因座的精确整合使CAR-T细胞避免发生大规模的功能耗竭，从而维持长效的肿瘤细胞杀伤能力。他们把构建的CAR-T细胞称为TRAC-CAR-T细胞。

采用CRISPR/Cas9技术将CAR定点整合于TCRα链C区基因座

与传统方式的区别：

①在体外细胞毒性及增殖活性方面并无二致；

②然而在体内的急性B淋巴瘤白血病小鼠模型中，TRAC-CAR-T细胞显示出更加强烈更加长效的肿瘤抑制能力，接受TRAC-CAR-T细胞治疗的成瘤小鼠其存活率显著高于其他对照组小鼠；

③ TRAC-CAR-T细胞表现出更低的组成型信号激活及抗原诱导分化（功能衰竭）水平；

④ 通过深入的转录水平检测分析发现，该整合位点其内源启动子的调控水平也优于其他位点，确保了CAR基因的持续稳定表达。

TRAC-CAR-T强效的体内治疗效果

“肿瘤细胞想方设法逃避治疗，因此我们需要使CAR-T细胞不断识别它们，并且维持比它们更长久的体内存在。这一新的发现预示着，或许我们能够借助基因编辑技术的力量使CAR-T这种‘活的疗法’获得嵌入式的内在激活能力。我们也希望继续探索，研究如何使用基因编辑技术让我们获得新一代的CAR-T细胞疗法。”论文通讯作者Michel Sadelain博士解释道。

目前，Sadelain博士及其团队已在进行数项CRISPR的临床应用还处于前期规划，最终目的是评价这些基于CRISPR技术构建的CAR-T细胞临床应用的安全性和有效性。因为当前的CAR-T技术仍然是使用逆转录病毒或慢病毒介导的基因导入方式来制备的，这种方式使得CAR表达基因随机整合进宿主细胞基因组，具有一定的遗传副作用风险。

展望

随着生物医学领域各种新兴技术的兴起，癌症的下一代免疫疗法与新技术的结合无疑会成为一大趋势。如将CRISPR基因组编辑技术、合成生物学技术应用到免疫细胞中，以开发安全、有效的T细胞免疫疗法。同样，基因组测序、高分辨率成像和纳米技术的发展也为癌症早期诊断提供了新的可能。Sadelain课题组的工作正是顺应了肿瘤免疫疗法发展的大趋势并取得重大突破，在免疫疗法与新技术组合应用的征程中迈出了坚实的一步，更坚定了人们开发下一代T细胞疗法的希望和信心。

参考文献：

Targeting a CAR to the TRAC locus with CRISPR/Cas9 enhances tumour rejection. Nature. 2017 Feb 22. doi: 10.1038/nature21405.
Lim W A, June C H. The Principles of Engineering Immune Cells to Treat Cancer[J]. Cell, 2017, 168(4): 724-740.

您可能感兴趣的邦耀实验室往期精彩文章

1. 深度技术分析：CAR-T成功应用于脑癌患者2016-12-30

2. 2016年度汇总：基因编辑CRISPR应用重大进展 2017-01-04

3. 《Immunity》一日两文：肿瘤免疫疗法或迎来新靶标2016-11-17

4. 重磅！肿瘤免疫疗法安全性新福音2016-11-10

5. Nature medicine: 联合免疫治疗在实体瘤上取得重大突破2016-10-26

6. 免疫新疗法打破头颈癌治疗僵局2016-10-10

7. CAR-T新进展：FDA授权一种治疗外周T细胞淋巴瘤的CD4CAR为孤儿药 2016-08-25

8. Nature medicine： CRISPR基因编辑技术助力血液系统疾病治疗 2016-08-16

长按下方二维码，可关注我们

（微信ID）bioraylab

邦耀实验室关注国内外生命科学最新动态，发布原创评论，分享实验技巧。