利用基因编辑方法实现免疫逃逸——浅谈如何解决干细胞免疫排斥

撰文│陈   霖

编辑│李佳潞

审校│汤红明

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干细胞具有自我更新并产生分化细胞的能力，能够分泌多种细胞因子，调节免疫平衡，促进炎症修复，因此在临床上受到越来越多的重视。干细胞治疗也被尝试应用到多种适应证，特别是常规疗法效果不佳的疑难杂症。例如，神经干细胞在帕金森病治疗的临床试验、造血干细胞在缓解移植后免疫排斥症的临床应用、间充质干细胞在缓解炎症和创伤修复上的临床研究、毛囊干细胞在脱发和毛囊再生上的尝试等等。干细胞来源可以是自体来源，比如自体骨髓、自体脂肪和自体外周血；更多的是异体来源，比如脐带、流产胎儿组织；新一代干细胞来源于受精卵发育成胚胎的早期阶段（ESC）及通过诱导成体细胞变成的多能干细胞（iPSC）。

随着基因编辑技术的进展，人们尝试在干细胞上做基因修饰，并且应用到临床研究当中。通过锌指（ZFN）基因敲除技术，人们在自体造血干细胞内敲除CCR5基因，然后回输到HIV患者体内，CCR5^-的造血干细胞分化产生CCR5^-的T淋巴细胞，由于CCR5缺失，这种T细胞可抵御HIV病毒入侵。此外通过ZFN和CRISPR-Cas9技术，人们在自体造血干细胞内转入BCL11A增强子，使得胎儿拥有表达血红蛋白功能，用来治疗遗传性地中海贫血病。这些研究目前处于临床Ⅰ/Ⅱ期。与此同时，AAV、ZFN、TALEN、CRISPR等基因编辑技术都陆续被应用在iPSC上，或者敲除某个基因，或者转入某个基因，力求解决患者因为基因突变造成的蛋白表达缺陷问题。

在干细胞临床研究中，由于干细胞来源不同，在临床使用时或多或少会引起体内免疫系统排斥，使得干细胞在体内存活时间有限，从而限制了临床疗效，并且增加了免疫风险。为了解决这一问题，多年来科学家做了各种尝试，下文一一列举阐述。

干细胞膜蛋白决定了干细胞在人体内被识别是自体还是外来，有几种特殊膜蛋白至关重要：HLA-Ⅰ会被CD8⁺的杀伤性T淋巴细胞识别；HLA-Ⅱ会被CD4⁺的调节性T淋巴细胞识别；KIR和KAR会被NK细胞识别；此外干细胞还通过复杂未知机制被巨噬细胞识别。无论是自体来源的体外培养的干细胞，还是异体来源的干细胞，都会被人体内这几种免疫细胞识别、排斥，甚至清除。

为了使得干细胞（尤其是经过基因修饰的新一代干细胞产品）能够在人体内实现免疫逃逸，人们开展了多种基因编辑试验：在iPSC中利用CRISPR-Cas9技术敲除掉HLA-Ⅰ中的3个主要的亚型HLA-A、HLA-B、HLA-C；在ESC中利用AAV病毒转染技术去掉β2-微球蛋白（β2M，HLA-Ⅰ的固定亚基），从而使得HLA-Ⅰ完全不表达；在iPSC中利用CRISPR-Cas9技术敲除掉CIITA（HLA-Ⅱ的组装激活因子），从而降低HLA-Ⅱ的表达。这些实验目前依然处在从人源化动物模型向临床试验转化的阶段。

实现干细胞免疫逃逸最理想的解决方案是通过基因编辑技术（以CRISPR相关技术为首选），在ESC/iPSC中敲除β2M、CIITA基因，再转导入HLA-E、PDL-1、CD47基因。β2M-将会导致HLA-Ⅰ不表达，从而不会受到CD8⁺的杀伤性T淋巴细胞攻击；CIITA-将会导致HLA-Ⅱ低表达，从而减缓CD4⁺的调节性T淋巴细胞攻击；HLA-E⁺将会被NK细胞识别为自体来源，从而不会被NK攻击、CD47⁺将会抑制巨噬细胞的攻击、而PDL-1⁺将会抑制所有表达PD-1的淋巴细胞（T/NK）并逃逸淋巴细胞攻击。

任何事情都会存在正反两面，经过基因编辑后的干细胞理论上可完美实现免疫逃逸，从而在人体内长期生存，这就带来了致瘤性风险。因此，合理使用干细胞，定向诱导分化成功性能的终末细胞，既保证干细胞能够实现免疫逃逸，达到药效，又要确保安全性使用。

相信随着临床试验的合理规划和数据积累，干细胞应用于临床的前景将会一片光明。

（ID：yxckbsc2022020301）

本文作者

陈霖  博士

现任门罗生物研发总监，美国波士顿大学博士，哈佛大学博士后，美国细胞学会（ASCB）会员，美国血液学会（ASH）会员，蛋白质学会（The Protein Society）会员，国际科研学会（SIGMA XI）会员，拥有10年以上生命科学领域研发工作经验。熟悉干细胞研发工艺、免疫细胞的临床研究及溶瘤病毒产品的开发流程。曾受到中国网、央广网、腾讯网等多家媒体采访。

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《医学参考报》干细胞与再生医学专刊

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