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史上首次!科学家通过基因编辑在T细胞中插入基因
时间:2023-01-03 10:10:37  作者:lfy  来源:奇点糕
再生医学网获悉,近日,由PACT Pharma的Stefanie J.Mandl和Susan P.Foy,以及加州大学洛杉矶分校的Antoni Ribas领衔的研究团队完成了一项壮举!
  癌症,是人类内心深处最恐惧的存在,原因就在于,绝大多数癌症都没有行之有效的治疗方法,而这也是人们将癌症称为“绝症”的主要原因。不过,随着再生医学,特别是细胞免疫疗法的问世,似乎为癌症治疗探寻到一条新的道路,让无数癌症患者欢欣鼓舞。

  再生医学网获悉,近日,由PACT Pharma的Stefanie J.Mandl和Susan P.Foy,以及加州大学洛杉矶分校的Antoni Ribas领衔的研究团队完成了一项壮举!
  他们使用CRISPR/Cas9基因编辑系统,在T细胞中插入了能够识别肿瘤特异性新抗原的T细胞受体(neoTCR)基因,构建了neoTCR-T细胞。首个1期临床数据表明,neoTCR-T细胞治疗安全性良好,可以在一定程度上控制难治性肿瘤的生长。
  据了解,这是全球范围内首次通过CRISPR基因编辑技术在T细胞中插入基因,以达到个性化抗癌的目的。这一重磅研究成果发表在顶级期刊《自然》上。
  在该研究中,研究人员对总计187名接受登记的志愿者进行了样本提取,排除掉存在组织和外周血取样失败等原因的志愿者之后,剩余的88例患者进入到了neoTCR的鉴定与发现阶段。
  经过进一步地筛选(排除掉TCR分离失败以及TCR不符合产品选择标准的患者),共计46名患者满足neoTCR筛选标准。最后,研究人员对28名患者进行了血液单采,并对其中的16名难治性实体瘤患者(包括结直肠癌、乳腺癌和肺癌)进行了neoTCR-T治疗。
  总的来说,neoTCR-T治疗的过程可分为两个步骤:①筛选和鉴定肿瘤特异性新抗原(neoTCR);②提取、改造以及回输T细胞。
  首先,研究人员对16名患者的活检标本进行了WES和RNA-seq分析,通过与参考基因组比对,鉴定出了31个到488个不等(中位数为102个)的错义体细胞突变,以及20个到236个不等(中位数为35个)的表达突变。
  然后,结合PACT Pharma公司专有的生物信息学算法,研究人员对可能被T细胞识别的新抗原肽-HLA复合体结构进行了预测和优先级排序。
  通过将上述步骤中筛选得到的新抗原肽与β2微球蛋白(HLA分子的轻链结构域)及HLA重链蛋白进行融合表达,研究人员生成了能够模拟天然抗原-HLA复合物的三聚体靶标蛋白。随后,通过对这些三聚体单链蛋白进行条码标记(为了后续的单细胞分析)、荧光标记以及多聚化,研究人员针对每名患者生成了一个新抗原-HLA靶标文库(数量从459个到262个不等,中位数为104个)。
  为了验证文库中新抗原肽的有效性,研究人员进行了进一步的实验。具体来说,研究人员从患者外周血中提取CD8+T细胞,并将其与上述构建的新抗原-HLA文库共孵育,再使用超灵敏、高通量的纳米颗粒分离技术进行分析,最终验证了共计84个新抗原肽的有效性。
  在筛选到合适的新抗原作用靶标后,研究人员就要改造T细胞了。他们采用电穿孔的转染方法,将Cas9蛋白和sgRNA直接导入由患者血液分离出的T细胞中。
  在这一步,sgRNA能够一次性引导Cas9完成两步操作:①将T细胞内源性的TCR基因(负责编码TCR蛋白α链的TRAC基因和编码β链的TRBC基因)敲除掉;②将针对每位患者所挑选出来的最多三个neoTCR基因(上述新抗原肽验证阶段中效果最佳的候选TCR)插入到TRAC基因位点。
  在临床研究阶段,研究人员采用了三个剂量梯度的neoTCR-T细胞进行回输治疗,并对其中两个剂量水平设置了额外进行IL-2处理对照组(IL-2可提高T细胞活性并促进其生长)。
  结果表明,经回输治疗后,患者外周血中neoTCR细胞占比升高,且这种升高水平存在剂量效应。另外,接受额外IL-2治疗的患者,体内neoTCR的比例显著高于未进行IL-2治疗的患者,这表明,联合使用IL-2可能是提高neoTCR-T疗效的有效手段。
  为了证明改造后的neoTCR-T细胞能够有效运输到肿瘤组织,研究人员对患者活检组织中neoTCR的互补决定区3(CDR3)序列进行了定量分析,结果表明,多名患者肿瘤部位的neoTCR比例均得到显著提高,其频率均高于回输治疗之前天然TCR的水平。
  最后,研究人员对TCR-T治疗的毒性和疗效进行了综合分析。研究结果表明,一例患者出现了1级细胞因子释放综合征,一例出现了3级脑炎的症状,所有患者都产生了淋巴细胞消耗所导致的预期副作用。
  从疗效来看,5名患者的病情稳定,余下11名患者疾病进展。另外,16名患者中有两名患者的肿瘤尺寸变小。
  若要说哪项医学技术最具“魔幻性”,那肯定非基因编辑技术莫属!作为一种新兴的医疗技术,基因编辑展现出惊人实力,为无数恶性疾病与遗传疾病提供了新的治疗思路与方法。对此,再生医学网表示,随着该项研究成果问世,相信将彻底颠覆癌症治疗史。
关键字:T细胞,基因编辑,细胞免疫疗法
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