基因編輯的T細(xì)胞如何對抗癌癥
偽彩色掃描電子顯微照片顯示兩個T細(xì)胞(紅色)攻擊癌細(xì)胞(白色)。研究人員正在通過編輯T細(xì)胞內(nèi)的基因來創(chuàng)造更強(qiáng)大的癌癥治療方法。圖片來源：Rita Elena Serda，美國貝勒醫(yī)學(xué)院鄧肯綜合癌癥中心，美國國家癌癥研究所，美國國立衛(wèi)生研究院，CC BY-NC
在美國，基因編輯首次用于治療三名晚期癌癥得患者，并在1期臨床試驗(yàn)中顯示出令人鼓舞的早期結(jié)果。到目前為止，該治療方法似乎是安全的，并且有望很快獲得更多結(jié)果。
在這種治療中，將患者自身的免疫細(xì)胞從體內(nèi)提取，接受訓(xùn)練以識別特定的癌細(xì)胞，然后最終將其注入患者體內(nèi)，使其繁殖并破壞它們。與直接殺死癌細(xì)胞的化學(xué)療法或放射療法不同，免疫療法激活人體自身的免疫系統(tǒng)來發(fā)揮作用。這個團(tuán)隊使用了一種叫做CRISPR的基因編輯工具來改變免疫細(xì)胞，將它們變成訓(xùn)練有素的士兵來定位和殺死癌細(xì)胞。通過使用這種技術(shù)，研究小組希望開發(fā)一種副作用最小的更有效的免疫療法。
訓(xùn)練免疫細(xì)胞以發(fā)現(xiàn)并殺死癌癥
癌癥藥物試驗(yàn)的這些殺死腫瘤細(xì)胞的第一步是從癌癥患者的血液中分離出T細(xì)胞(一種與病原體和癌細(xì)胞對抗的白細(xì)胞)。該研究招募了兩名患有晚期多發(fā)性骨髓瘤的患者和一名患有類固醇/圓形細(xì)胞脂肪肉瘤的患者。
為了武裝T細(xì)胞并增強(qiáng)其抗腫瘤能力而又不損害正常細(xì)胞，科學(xué)家將T細(xì)胞進(jìn)行了基因改造(禁用了三個基因，并添加了一個基因)，然后再將其返回給患者。
這些缺失的基因中的前兩個編碼T細(xì)胞受體，T細(xì)胞受體是在T細(xì)胞表面上發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)，可以識別并結(jié)合癌細(xì)胞上稱為抗原的特定分子。當(dāng)這些經(jīng)過改造的T細(xì)胞與這些抗原結(jié)合時，它使它們能夠攻擊并直接殺死癌細(xì)胞。但是問題是單個T細(xì)胞可以識別體內(nèi)多種不同的抗原，從而使它們不太專注于尋找癌細(xì)胞。通過消除這兩個基因，T細(xì)胞不太可能攻擊錯誤的靶標(biāo)或宿主，這種現(xiàn)象稱為自身免疫，
此外，他們破壞了第三個基因，稱為程序性細(xì)胞死亡蛋白1，該基因減慢了免疫反應(yīng)。禁用程序性細(xì)胞死亡蛋白1基因可提高T細(xì)胞的效率。
這些細(xì)胞轉(zhuǎn)化的最后一步是添加一個基因，該基因產(chǎn)生一個新的T細(xì)胞受體，該受體識別并捕獲癌細(xì)胞上稱為NY-ESO-1的特定標(biāo)記。現(xiàn)在刪除了三個基因，又添加了一個基因，這些T細(xì)胞就可以對抗癌癥了。
通過用CRISPR剪切掉三個基因并添加一個新的基因來修飾T細(xì)胞后，免疫細(xì)胞在定位和殺死癌細(xì)胞方面變得更好
CRISPR在這項(xiàng)臨床試驗(yàn)中
那么，這個團(tuán)隊如何精確地編輯T細(xì)胞?他們利用了CRISPR / Cas9基因編輯技術(shù)，該技術(shù)使用了兩個組件：一個可以找到并結(jié)合目標(biāo)基因位點(diǎn)的CRISPR向?qū)Х肿樱粋€分子剪Cas9剪切DNA，最終使基因失活。
該團(tuán)隊使用電穿孔技術(shù)，該技術(shù)可在細(xì)胞膜上產(chǎn)生臨時孔，從而將Cas9蛋白與靶向分子的靶向分子一起傳遞給數(shù)百萬個T細(xì)胞中的三個感興趣的基因。
在使用CRISPR破壞了這三個基因后，研究小組使用了一種安全的，失活的病毒將一個基因傳遞給T細(xì)胞，從而使其能夠識別癌癥特異性標(biāo)記物NY-ESO-1。從數(shù)百萬個細(xì)胞中去除這些基因，然后讓T細(xì)胞在培養(yǎng)皿中體外繁殖成數(shù)十億個細(xì)胞，可能需要幾天到幾周的時間。
在注射CRISPR修飾的T細(xì)胞前四天，研究小組為三名患者中的每人提供了幾劑化療藥物，以耗盡體內(nèi)現(xiàn)有的白細(xì)胞。
最后，每公斤體重約有1億個修飾的T細(xì)胞作為單次輸注被注入患者體內(nèi)。
CRISPR的光明前景
該小組在注射T細(xì)胞后的頭28天連續(xù)監(jiān)測患者。然后，他們每月隨訪六個月。之后，每三個月監(jiān)測一次不良事件，即免疫反應(yīng)。T細(xì)胞療法通常與各種副作用有關(guān)，例如發(fā)燒，肌肉疼痛，頭痛，意識錯亂，癲癇發(fā)作，低血壓，出血性疾病和多器官功能障礙，研究小組沒有發(fā)現(xiàn)任何患者出現(xiàn)中毒的跡象，這令人興奮。
但是第一位患有晚期多發(fā)性骨髓瘤的患者在60天后仍繼續(xù)出現(xiàn)腫瘤。盡管對于第一位患者而言治療似乎并不那么成功，但1期臨床試驗(yàn)主要是為了測試安全性，該小組報告對任何患者均無毒性。
使用串行CT掃描監(jiān)測第二例患有晚期粘液樣/圓形細(xì)胞脂肪肉瘤的患者，并且在90天后似乎穩(wěn)定。第三位多發(fā)性骨髓瘤患者最近開始試驗(yàn)，尚無結(jié)果。這項(xiàng)基于CRISPR基因編輯技術(shù)的新療法對癌癥患者沒有嚴(yán)重的毒性問題，這是向臨床廣泛應(yīng)用邁出的重要一步。