乐高式基因编辑工具让研究人员改善癌症免疫治疗

近年来，科学家利用基因修饰技术将免疫细胞重新编程为可以攻击癌症的疗法。但这种免疫疗法并不适用于所有患者或所有癌症类型，并且筛选可能改善这些重新编程的免疫细胞的基因变化的每一种可能组合是一项艰巨且缓慢的任务。

现在，格拉德斯通研究所和加州大学旧金山分校 (UCSF) 的科学家们开发出了一种技术，可以让他们快速地将数千种不同的基因编辑组合“拼凑”在一起，以便在免疫细胞中进行测试。他们使用称为模块化联合敲入筛选(ModPoKI)的筛选技术来识别一种新的基因组合，当将其添加到免疫细胞中时，可以使细胞持续更长时间并更有效地对抗癌症。

格拉德斯通-加州大学旧金山分校研究所所长、医学博士、哲学博士亚历克斯·马森 ( Alex Marson)表示：“这是我们在询问如何将基因程序片段整合到细胞中并测试它们如何对患者有利方面的能力方面向前迈出的重要一步。” 基因组免疫学博士和发表在《细胞》杂志上的新研究的高级作者。“我认为这将加速更好的细胞疗法的开发。”

Ansuman Satpathy补充道：“这项研究证明了利用高通量基因组学来发现和设计细胞疗法中的新型分子程序的力量，并进一步了解这些程序对杀死癌症所需的 T 细胞状态的影响。”医学博士、哲学博士、格莱斯顿大学附属研究员、斯坦福大学医学院病理学系助理教授、该研究的合著者。

混合和匹配零件

免疫系统的 T 细胞在对抗癌症方面发挥着关键作用。当 T 细胞通过其表面的受体将癌细胞识别为外来细胞时，它会瞄准癌细胞进行破坏。科学家们已经发现了如何改变 T 细胞上的受体蛋白(通常通过添加人工嵌合抗原受体 (CAR) 的 DNA 序列来实现)，以便 T 细胞能够更轻松地识别和消除癌细胞。

通过 CAR T 细胞疗法，癌症患者的 T 细胞通过抽血被取出，在实验室中进行基因重新编程以引入这些新的 CAR 受体，然后回输到患者的血液中。然而，许多 CAR T 细胞疗法仍然存在局限性：它们通常对实体瘤不起作用，随着时间的推移它们会失效，而且一些 CAR 不能引发足够强的免疫反应来杀死癌细胞。

“CAR T 细胞在治疗白血病和淋巴瘤等血癌方面取得了令人难以置信的成功，但我们仍在寻找优化它们并将其应用于其他癌症的方法，”医学博士、哲学博士、博士后研究员 Franziska Blaeschke 说。马森的实验室和新论文的第一作者。“到目前为止，我们一直缺乏一种系统的方法来发现 T 细胞中的哪些基因变化对于改善 CAR T 细胞最有效。”

为了填补这一空白，科学家团队开发了 ModPoKI。该技术将多个基因组合成长段 DNA，用于 CRISPR 基因编辑平台。该小组使用该工具通过将数百个基因与特定 CAR 的 DNA 混合，创建了这些 DNA 片段的大约 10,000 种可能的组合。然后，他们使用 CRISPR 将缝合在一起的 DNA 序列粘贴到 T 细胞基因组中的指定位置。

每个T细胞都采用不同的DNA序列，然后研究人员将这些细胞相互竞争，看看哪些细胞在可以预测抗肿瘤活性的各种测试中表现最好。ModPoKI 生成的每组基因上都有易于阅读的 DNA 条形码，让他们能够追踪哪些基因组合可以改善 T 细胞。

在将基因添加到细胞之前，像乐高一样以新的方式组合基因的能力使他们能够快速发现可能改善 CAR T 细胞的组合，而无需手动选择和设计每个组合。

西奥多·罗斯 (Theodore Roth)博士说：“我们不必对可能改善细胞功能的因素进行单独猜测并逐一研究它们，而是可以将这些片段组合在一起并非常快速地连续测试其中的许多片段。”马森实验室的前成员，现在与萨特帕西的小组合作，也是该研究的共同高级作者。“这是分子生物学中非常有用的一部分。”