※Alexander Marson博士目前帶領 Gladstone-UCSF基因體免疫學研究所，用CRISPR平台設計下一代細胞療法。(圖片來源：Gladstone-UCSF)

CRISPR基因編輯系統為科學家們提供了一個強大的工具，來研究改變特定基因的影響。目前，隸屬美國加州大學舊金山分校的基因體免疫學研究所（Gladstone - UCSF）的研究人員設計出一個新的CRISPR平台，使他們能夠發現基因在人類 T 細胞中的新作用，他們認為這有助於設計出更好的細胞免疫療法。

該創新的發想是透過以前所未有的方式在初代人類 T 細胞中進行全基因體 CRISPR 篩選，Gladstone-UCSF 團隊確定了控制介白素2 (interleukin-2, IL-2)和γ干擾素 (IFN-γ) 產生的基因網絡，這兩者都是免疫反應上至關重要的細胞因子。

研究人員表示，這項發表在《Science》期刊上的研究顯示細胞激素表現的特徵如何調整 T 細胞活性，以用於不同的治療目的。他們表示，新的 CRISPR 系統可以幫助確定設計下一代細胞療法的目標，以治療各種免疫疾病，包括自體免疫性疾病和癌症。

現階段CRISPR已經廣泛用於生物醫學研究，但大多數研究使用它來切割DNA並沉默化培養細胞系中的基因，這些細胞與腫瘤一樣可以無限生長。Gladstone-UCSF 團隊在直接從人類分離的初代細胞中大規模部署了 CRISPR。研究小組表示，他們在不切割DNA的情況下提高或抑制基因表現，這可以揭示對生物學途徑中的重要新見解。

但這個過程仍舊充滿挑戰。在目前的研究中，研究人員將CRISPR-dCas9系統與能夠更有效地將遺傳物質轉移到細胞的慢性病毒載體進行了調和。該系統要麼與激活劑連接以增加目標基因的表現，要麼以典型的抑制方式用來關閉基因。

該團隊使用這些方法篩選了人類 T 細胞中近 19,000 個蛋白質編碼基因，以了解 IL-2 和 IFN-γ 背後的調節途徑。IL-2 已針對自身免疫性疾病進行了低劑量測試，Clinigen 的 Proleukin 是一種獲准用於某些癌症的 IL-2 藥物。IFN-γ 促進對病毒的免疫反應，並與增強對癌症免疫治療的反應有關。

數百個似乎影響細胞因子產生的基因從中出現了，包括一些以前 CRISPR 篩選中沒有捕獲的新調節因子。

透過CRISPR 活化篩選，研究人員確定了近端 T 細胞受體訊號通路的基因，顯示提高這些成分的表現可以克服免疫訊號傳導的“瓶頸”。

CRISPRa 篩選還檢視了低水準表現的細胞因子調節劑。例如，雖然 CRISPR 干擾識別了一個涉及 NF-kB 通路的 IFN-γ 訊號通路，但激活篩選檢測到了 TNF 家族中的幾種蛋白質受體，它們也透過 NF-kB 發出訊號。儘管這些受體並不是單獨訊號傳遞所必需的(因此在干擾篩選中被遺漏了)，但它們在過度表現時可以促進IFN-γ。

更好地了解 T 細胞活化調節劑可能在各種治療環境中被證明是有用的。該研究的資深作者Alex Marson博士在一份聲明中表示：“這些 CRISPRa 實驗創造了一個里程碑，用於了解哪些基因對免疫細胞的每個功能都很重要，反過來，這將使我們對如何透過基因改變免疫細胞，使它們成為癌症和自身免疫性疾病的治療方法有了新的認識。”

該團隊設想的一個應用是什麼呢？開發出更強大的CAR-T細胞療法！在這種療法中，病人自己的T細胞被改造為針對癌細胞的治療。透過CRISPR篩選確定的訊號網絡改變細胞激素的產生，有可能提高工程T細胞的抗癌能力。

在實體瘤中阻礙CAR-T療法的許多因素中，腫瘤微環境中的細胞激素表現是其中之一。那裡不利的細胞激素表現可以抑制殺傷性的T細胞，促進抑制性免疫細胞的積累。

人們正在為調節細胞激素以獲得更好的癌症免疫療法而做出巨大努力。去年，法國巴斯德研究所的科學家們表明，IFN-gamma和IL-12之間的相互作用對於維持CAR-T細胞的殺癌作用至關重要。從產業方面來看，像AffyImmune Therapeutics和Asher Biotherapeutics這樣的眾多公司，都正在研究具有獨特抗腫瘤細胞激素特徵的早期CAR-T產品或啟動T細胞的新型細胞激素療法的新興生技企業。

Gladston-UCSF的科學家建議他們的CRISPR篩選平臺可以幫助確定這些免疫療法的目標。

Marson說："我們的新數據為我們提供了這個令人難以置信的豐富的T細胞的指導手冊。我們的團隊現在希望使用我們的新指引來創建合成基因程式，這些基因程式可以通過CRISPR工程進入下一代的細胞免疫療法，以治療一系列的疾病。"

(來源：Fiercebiotech  生策中心編譯)