體外轉錄的CRISPR RNA會觸發免疫反應

對許多種有機體而言，CRISPR介導的基因組編輯已成為一種構建疾病模型的強大工具，而且它的臨床應用正在開發當中。預先組裝的CRISPR-Cas9核糖核蛋白（ribonucleoprotein, RNP）複合物由重組Cas9蛋白和體外轉錄的嚮導RNA（gRNA）組成，能夠被運送到細胞中，同時不存在將外源DNA整合到宿主基因組中的風險，並且具有較少的脫靶效應。然而，在一項新的研究中，韓國研究人員發現體外轉錄的gRNA（in vitro transcribed gRNA, IVT gRNA）含有5』 三磷酸（5"ppp）基團，這會激活人細胞中的免疫反應，從而導致細胞死亡。相關研究結果發表在2018年3月的Genome Research期刊上，論文標題為「CRISPR RNAs trigger innate immune responses in human cells」。

圖片來自Sojung Kim。

論文通信作者、來自韓國基礎科學研究所的Jin-Soo Kim說，「CRISPR-Cas9 RNP如今廣泛地用於生物醫學研究，並且在治療性基因組編輯方面是有前景的。」因此，將該技術從生物醫學應用轉化為臨床應用需要徹底地研究潛在有害的宿主免疫反應。

在這項研究中，這些研究人員利用純化的Cas9與IVT gRNA形成的複合物轉染人宮頸癌細胞（HeLa細胞系）和小鼠胚胎成纖維細胞。在這些細胞中，5"ppp gRNA觸發I型干擾素介導的免疫反應，以及干擾素激活的抗病毒效應蛋白（如DDX58）的表達增加，從而導致細胞死亡。

此外，這項研究證實了5"ppp gRNA對人T細胞的細胞毒性作用。Kim說，「對T細胞進行基因組編輯在開發治療癌症和HIV感染的細胞療法中具有很大的潛力。T細胞對gRNA中的5"ppp基團非常敏感。」T細胞表面受體CCR5參與HIV病毒入侵，因此是開發抵抗HIV感染的療法的一種有前景的靶標。Kim等人證實利用磷酸酶預先處理IVT gRNA，移除5"ppp基團，這會顯著降低T細胞引發的宿主免疫反應和細胞毒性。經過磷酸酶處理的IVT gRNA會增加CCR5的突變效率，從而導致這種HIV輔助受體在細胞表面上的呈遞顯著下降。

這項研究闡明了CRISPR-Cas9或CRISPR-Cpf1核糖核蛋白複合物中的IVT gRNA激活的免疫反應對人細胞的細胞毒性作用，並且提供一種阻止宿主免疫反應同時維持較高的突變效率的新方法，這為CRISPR介導的基因組編輯在治療上的高效應用奠定基礎。

參考資料：

Sojung Kim, Taeyoung Koo, Hyeon-Gun Jee et al. CRISPR RNAs trigger innate immune responses in human cells. Genome Research, March 2018, 28(3), doi:10.1101/gr.231936.117

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