根據2018年1月5日發布的一項新的研究，人體自身的免疫系統可能阻止一些基于流行的基因組編輯工具CRISPR-Cas9開發基因療法的努力。

 

　　CRISPR-Cas9有朝一日可能用于人體中校正致病性突變的希望是巨大的。但是，這項發表在預印本服務器bioRxiv上但迄今為止尚未得到同行評審的新研究針對這種方法是否會取得成功提出了質疑。

 

　　圖片來自Bryan Satalino。

 

　　Nature期刊探究了這些發現對這種流行的基因組編輯系統以及對希望利用它治療遺傳疾病的學者和公司意味著什么。

 

　　CRISPR-Cas9如何工作?

 

　　CRISPR-Cas9是一種廣泛存在于微生物中的原始免疫系統。該系統依賴于一種被稱作Cas9的酶，這種酶切割由特定RNA鏈（即向導RNA）的序列確定的位點。研究人員能夠改變這種“向導RNA”的序列，將Cas9引導到特定的DNA片段上，從而提高這種系統可能被用來校正某些導致疾病的基因突變的可能性。

 

　　但是Cas9等外源蛋白也能夠引發持久的免疫反應。而分子生物學家最為珍視的兩種Cas9酶版本來源于人體內常見的細菌，這會增加一些人已對對這些蛋白產生免疫反應的幾率。

 

　　這項研究發現什么?

 

　　由美國斯坦福大學兒科血液學家Matthew Porteus和Kenneth Weinberg領導的一個研究團隊分析了22名嬰兒和12名健康成年人的血液樣品以便確定這些人是否對這兩種最常用的Cas9酶版本產生免疫反應。

 

　　他們發現79％的研究參與者對來自金黃色葡萄球菌（Staphlococcus aureus）的Cas9酶（即SaCas9）產生抗體， 65％的研究參與者對來自釀膿鏈球菌（Streptococcus pyogenes）的Cas9酶（SpCas9）產生抗體。

 

　　在一項相關的實驗中，在13名成人參與者中，有46％的人產生靶向SaCas9的T細胞（一種免疫細胞），但是在這13人中，并沒有發現靶向SpCas9的T細胞反應，不過這些研究人員承認他們的測試方法能沒有足夠的靈敏度來檢測它們。

 

　　為什么這很重要?

 

　　人體的免疫反應能夠破壞基因療法，并且對接受治療的人產生成健康風險。在血液中的Cas9酶有機會發生作用之前，抗Cas9抗體能夠與它結合。靶向Cas9的T細胞可能破壞表達這種蛋白的細胞，清除“校正的”細胞，并且潛在地觸發對人體自身組織發起的危險的廣泛攻擊。

 

　　這些發現令人吃驚嗎?

 

　　基因治療研究人員熟悉免疫反應所帶來的威脅，而且在允許患者接受治療之前，有時需要篩選這些患者是否對基因治療成分作出潛在的免疫反應。

 

　　因此，測試這些免疫反應很可能是任何一項開發CRISPR-Cas9療法的工作的一部分，特別是如果這些開發者計劃向美國食品藥物管理局（FDA）和其他監管機構申請批準銷售他們的療法。

 

　　高級副總裁Thomas Barnes說，一家這樣的公司，即位于馬薩諸塞州劍橋市的Intellia 治療公司（Intellia Therapeutics），正在嚙齒類動物和非人類靈長類動物中評估對它的候選療法作出的免疫反應。

 

　　即便如此，免疫反應帶來的題在大眾媒體和科學文獻中也很少受到關注。Porteus說，他一直在跟有興趣開發基于CRISPR-Cas9的療法的研究人員提出這個問題。他說，“但是似乎沒有人關注這一點。”

 

　　Porteus有興趣開發治療鐮狀細胞貧血癥的方法：從一名患者身上移除造血細胞，使用CRISPR-Cas9對它們進行校正，隨后將這些細胞注射回這名患者體內。鑒于接觸Cas9是在體外發生的，因此這種方法不可能受到抗Cas9免疫反應的威脅。

 

　　但是Porteus擔心在其他試驗中，這可能會發生什么。他說：“如果對一名患者給Cas9治療，并且導致毒性的炎癥反應，那么這對基因組編輯領域來說會是一個真正的挫折。我們希望這項研究將促使人們仔細思考如何確保這種情形不會發生。”

 

　　這是CRISPR-Cas9基因療法的終點嗎?

 

　　考慮到對這種方法的巨大興趣以及大量的替代酶可供選擇，這是不太可能的。Porteus說，“另一個潛在的解決方案是開發一種來自不會在人體定植或者不會感染人體的細菌的Cas9系統。 我認為這項研究將會促使人們開展這類研究。”

 

　　他指出，研究人員也可能能夠對實驗室中的Cas9酶加以調整，以便設計出能夠逃避預先存在的免疫反應的Cas9形式。

 

　　CRISPR-Cas9在臨床試驗中的首次應用可能會重點放在與Porteus正在研究的那些方法一樣的方法：對從人體中移除的細胞進行處理，而這不太可能激活免疫反應。

 

　　Barnes指出，重點關注SpCas9的Intellia治療公司正在開發將在短時間內產生Cas9蛋白的療法，并且這些療法僅在細胞中發揮作用，這就會潛在限制產生免疫干擾的幾率，即便在體內對細胞的基因組進行編輯，也是如此。（生物谷 Bioon.com）

 

　　參考資料：

 

　　Heidi Ledford. How the immune system could stymie some CRISPR gene therapies. Nature, 08 JANUARY 2018.

 

　　Carsten Trevor Charlesworth, Priyanka S Deshpande, Daniel P Dever et al. Identification of Pre-Existing Adaptive Immunity to Cas9 Proteins in Humans. bioRxiv, doi:10.1101/243345

 

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