高效、精準，基因魔剪CRISPR重寫人類T細胞基因序列

研究人員利用CRISPR嚮導使綠色熒光蛋白（GFP）在細胞特定的位置和結構中表達。

通過非病毒載體導入DNA的方法，美國加州大學的科學家們對人類免疫細胞（T細胞）進行了基因重組，這將對基礎研究、醫學和工業產生重大影響。論文於7月11日的《自然》雜誌上發表，研究人員利用基因編輯工具CRISPR建立了一個強大的分子「剪切和粘貼」系統來重寫人類T細胞的基因組序列。研究人員說CRISPR基因編輯技術快速、通用、經濟，他們希望能夠在快速發展的細胞療法領域廣泛應用這種方法，加速開發新的、更安全的癌症、自體免疫疾病和罕見的遺傳疾病的治療方法。

病毒通過在細胞中注入自己的遺傳物質引起感染。自1970年以來，科學家們利用病毒的這種能力，去掉病毒的傳染性特徵產生「病毒載體」，把外源DNA轉入細胞中，用於基因治療和細胞治療，比如製造用於癌症免疫療法的CAR-T細胞。用病毒載體製造的T細胞現在已經被美國食品和藥物管理局批准用於對抗某些類型的白血病和淋巴瘤。但是，製造病毒載體過程繁冗且耗資巨大，臨床級載體的短缺已經導致了基因療法和細胞療法的瓶頸。而病毒載體還會隨機地將基因插入到細胞基因組中，有可能會損害現有的健康基因，或者使新引入的基因不受控制，這些缺陷可能會導致嚴重的副作用。

加州大學的研究人員開發的新方法不依賴於病毒載體，而是依賴於電轉，利用電場暫時增加細胞膜的通透性。一定數量的T細胞、DNA和CRISPR「剪刀」混合在一起，暴露於適當的電場中，T細胞會吸收這些元素並將特定的基因序列精確地整合到基因組中CRISPR指定的位點上。經過近一年的反覆試驗，第一作者、加州大學的Theo Roth博士確定了T細胞數量、DNA數量和CRISPR丰度的比值，加上適當的電場，能夠對T細胞的基因組進行高效、準確的編輯。

「這是一種快速、靈活的方法，可以對T細胞進行改變、增強和重編程，我們可以賦予它們摧毀癌症、識別感染、抑制過度免疫反應的特徵。此外，這個方法還可以將大量的DNA轉入T細胞中，賦予T細胞強大的新特性。我們已經成功地將一些遺傳物質轉入T細胞中，但將長鏈DNA轉入T細胞導致了細胞死亡，可能是其細胞毒性所致。」通訊作者、加州大學舊金山分校的Alex Marson博士說。

為了證明新方法的靈活性和功效，研究人員用它修復了一種由T細胞中致病基因突變引起的罕見的遺傳性自體免疫病，並製造了大量的CRISPR-工程細胞，使它們表達新的T細胞受體，攻擊模型小鼠體內的人體黑色素瘤。「這種取代T細胞受體的策略可以推廣到任何T細胞受體，有了這項新技術，我們可以將其剪切並粘貼到指定的位置，重寫基因組的特定部位。」Marson說。

Roth說：「我們現在可以非常迅速地創建CRISPR模板，一旦有了模板，就可以把它轉入T細胞中並進行擴增培養，然後進行大量的研究。」

編譯：花花 審稿：西莫

責編：南熙

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