在過去的二十年里，免疫系統(tǒng)因其在對抗癌癥中的作用而受到越來越多的關(guān)注。隨著研究人員對癌癥-免疫系統(tǒng)相互作用的了解越來越多，幾種抗腫瘤免疫療法已獲得FDA批準(zhǔn)，現(xiàn)在經(jīng)常用于治療多種癌癥類型。
然而，盡管取得了這些進(jìn)展，免疫系統(tǒng)如何對抗癌癥仍有許多未知之處。哈佛醫(yī)學(xué)院布拉瓦尼克研究所免疫學(xué)系主任Arlene Sharpe實驗室的博士后Martin LaFleur說。
基于CRISPR的基因編輯，即科學(xué)家使用十多年前開發(fā)的工具修改基因組，已成為生物學(xué)發(fā)現(xiàn)的支柱，可以相對快速地了解單個基因的功能和新療法的靶標(biāo)。
然而，LaFleur說，這種方法并非沒有挑戰(zhàn)。其中最主要的是，很難在不改變免疫細(xì)胞生物學(xué)的情況下修改免疫細(xì)胞，這阻礙了研究活生物體中免疫細(xì)胞行為的全部復(fù)雜性的能力。
現(xiàn)在，LaFleur、Sharpe和他們的團(tuán)隊已經(jīng)成功地繞過了這一障礙，他們以一種新的方式利用CRISPR來研究免疫基因的功能。
他們的工作，在兩篇論文中描述——Nature Immunology一篇，Journal of Experimental Medicine 一篇——可能最終對癌癥免疫學(xué)以及其他由免疫系統(tǒng)功能障礙引起的疾病產(chǎn)生見解。
基于可編程CRISPR的基因編輯于2012年被開發(fā)出來，并成為生物學(xué)研究的強大工具，其發(fā)現(xiàn)者在2020年獲得了諾貝爾化學(xué)獎。
CRISPR基因編輯系統(tǒng)使用一種叫做Cas-9的酶，它的作用就像一把分子剪刀，可以切斷DNA的兩條鏈，從而破壞或破壞基因的功能。為了選擇要敲除的基因，該系統(tǒng)使用與該基因匹配的互補RNA片段作為向?qū)А＿@是一種非常靈活的方法，可以快速剔除和研究幾乎任何你想要的基因的功能。
免疫細(xì)胞與許多其他類型的細(xì)胞相互作用，這些細(xì)胞不能在培養(yǎng)皿中很好地模擬，所以作者更傾向于在像鼠這樣的生物體中進(jìn)行免疫研究。這是一種更可靠的方法，可以捕捉細(xì)胞間相互作用的復(fù)雜性，因為它們發(fā)生在體內(nèi)，而不是在實驗室的培養(yǎng)皿中。在體內(nèi)編輯CRISPR是很困難的，所以免疫細(xì)胞通常需要在培養(yǎng)皿中使用這種工具進(jìn)行修飾。然后將編輯過的細(xì)胞放回體內(nèi)。
然而，只有某些類型的免疫細(xì)胞在移植回小鼠體內(nèi)時才能有效地結(jié)合。此外，在培養(yǎng)皿中操縱免疫細(xì)胞的實際過程會改變它們的生物學(xué)特性，所以一旦它們從體內(nèi)取出，你可能就不是在研究你真正想研究的東西了。
此外，CRISPR僅用于在一次關(guān)閉免疫細(xì)胞中的單個基因。但是我們的細(xì)胞包含成千上萬的基因，那么如果科研人員想在不同的時間在同一動物的不同細(xì)胞類型中敲除多個基因呢?這將使得更深入地了解基因的復(fù)雜性及其在免疫細(xì)胞中的相互作用。
采用一種完全不同的方法來使用CRISPR。不是直接修改感興趣的免疫細(xì)胞，而是修改它們的前體，即在骨髓中發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)生所有免疫細(xì)胞的干細(xì)胞。從鼠身上取出這些干細(xì)胞，用CRISPR敲除感興趣的基因，然后將這些干細(xì)胞移植到鼠身上，這些老鼠的原生骨髓干細(xì)胞已經(jīng)被移除。稱這個系統(tǒng)為嵌合免疫編輯，簡稱CHIME。
在早期的一項研究中，作者使用CHIME敲除了一種名為Ptpn2的基因，該基因在癌癥免疫治療方面顯示出一些希望，這是Sharpe實驗室的重點之一。當(dāng)我們刪除免疫細(xì)胞亞群中CD8+ T細(xì)胞中的一個基因時，它們就能更好地對抗癌癥。
在我們的自然免疫學(xué)研究中，是否可以修改CHIME，使它更精確，更通用。作者用它來同時敲除幾種不同細(xì)胞類型中的兩個基因;將其應(yīng)用于單一細(xì)胞類型中的特定基因;使用CRISPR來破壞已經(jīng)回到動物體內(nèi)的修飾細(xì)胞中的基因;還用它在不同的時間點敲除了兩個不同的基因。
作者使用了不同的策略，例如將多個引導(dǎo)RNA包裝在一起，并使用一種僅在特定情況下(例如當(dāng)小鼠接受藥物時)使基因失效的技巧。最后證明這些策略都是可行的。
最終目標(biāo)是更好地了解免疫系統(tǒng)，特別是它對抗癌癥的能力。希望鼓勵強大的抗癌免疫力，這意味著優(yōu)化免疫細(xì)胞對抗腫瘤的方式，但也想讓健康的細(xì)胞和組織免受免疫攻擊。這需要對免疫系統(tǒng)進(jìn)行非常細(xì)致的校準(zhǔn)，并且可能是一個棘手的平衡。
此外，這種益處可能不僅僅局限于癌癥，還可以應(yīng)用于許多其他由免疫系統(tǒng)驅(qū)動的疾病，包括自身免疫性疾病。
因為剛剛發(fā)表了第二篇論文，為使用CRISPR篩選活體動物免疫基因功能的研究領(lǐng)域提供了一個框架。作者框架的核心是在CRISPR編輯的免疫細(xì)胞中添加遺傳“條形碼”，這樣就可以在它們在動物體內(nèi)繁殖和傳播時跟蹤它們。
希望這個框架和CHIME將為研究人員提供新的工具來研究癌癥或他們選擇的任何其他疾病模型中的免疫細(xì)胞，最終導(dǎo)致新的以免疫為中心的療法。
（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2024-3）
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