细胞和基因治疗工具

新发表的研究提供了一种解决经典问题的新技术。

几种最新的基于细胞的基因和癌症疗法也存在类似的缺点。 首先，细胞操作发生在体外，这是一个漫长的过程，需要在专门的实验室中提取、纯化和改变细胞，然后才能将治疗重新引入血液中。 供体来源的同种异体疗法的第二个风险是组织排斥。 当身体将新细胞视为外来威胁时，就会发生这种情况。 一篇论文 发表于《自然生物技术》 针对这个问题提供了越来越多的解决方案之一：直接修改人体内的基因。 目标是将基因编辑工具或合成基因直接传递给细胞，无需外部处理。

一种新的、有针对性的输送系统

在他们的研究中，加州大学伯克利分校的研究人员改变了基因传递方法以提高其靶向能力。 作者通过各种细胞实验优化了车辆设计。 他们发现，他们的输送系统对肝脏的脱靶基因编辑表现得最小——这是人们普遍关心的问题 活 向量。

他们的平台依赖于基因疗法的行业主要产品：去内脏的非致病性艾滋病病毒。 这项研究偏离了经典设计，将预组装的 Cas9 蛋白融合到逆转录病毒结构中。 之前的测试 证明这些 CRISPR/Cas9 蛋白在连接时具有完整的功能。

这个升级后的炮弹需要找到它的目标。 研究小组并没有依赖病毒感染细胞的天然能力，而是通过在病毒表面嵌入几种不同的单克隆抗体来修饰病毒。 这些抗体将病毒颗粒引导到特定类型血细胞上发现的结构，从而提高了车辆的精度。

接下来，病毒必须进入目标细胞。 该团队使用一种名为 VSVGmut 的独特糖蛋白完成了这一壮举。 原始的、纯粹的病毒蛋白会引起水泡性口炎，这是一种在人类中罕见的疾病。 突变形式不会对相同的刺激做出反应，但保留了病毒扩散到人体细胞中的能力。 这意味着当靶细胞通过内吞作用摄取载体时，突变蛋白会保护基因包免于降解，直到它可以排空到细胞的细胞质中并被表达。

该团队将最终产品称为封装的运载工具或 EDV。 这种病毒样颗粒可以将人工基因、基于 CRISPR 的构建体或两者都运送到编程目标。

创造 居住 小鼠体内的 CAR T 细胞

为了直观地了解这项技术的实际影响，该团队评估了该车辆在活体动物身上的性能。 如果成功，该载体应该将体内的正常白细胞转化为增强的 CAR T 细胞。

这一过程模仿了 CAR T 疗法，这是一种新型癌症治疗方法，传统上将人体的免疫 T 细胞提取到实验室进行基因改造。 传统方法要求细胞必须被激活、安装合成受体、增殖并返回到免疫抑制患者体内以清除其癌性血细胞。 如果可以使用包膜运输工具在体内制造 CAR T 细胞，则可以完全绕过这一昂贵且耗时的过程。

为了测试这一点，作者将他们的平台与慢病毒载体进行了比较。 有包膜载体和慢病毒载体在其表面展示靶向 CD3、CD4 和 CD28 的抗体片段，以靶向 T 细胞。 具体来说，这些元件可以改善载体细胞的进入以及 T 细胞的激活和增殖。

每辆车内都含有荧光 CD19 CAR 转基因。 两个载体中的转基因半随机整合到靶细胞基因组中。 包膜递送载体携带额外的 Cas9 复合物来破坏 T 细胞受体 α 恒定 (TRAC) 基因，理想情况下，这应该鼓励免疫系统接受修饰的 T 细胞。

具有人源化免疫系统的免疫缺陷小鼠接受了包膜载体、慢病毒载体或盐水溶液的系统输注作为对照。 十天后，研究小组分析了小鼠细胞，寻找嵌合抗原受体和永久性基因组变化的迹象。

基因编辑的证据

慢病毒和包膜递送载体成功地将一定比例的 T 细胞转化为携带 CAR 的 T 细胞。 与包膜递送载体相比，慢病毒载体产生了更多的 CAR T 细胞。 两个治疗组的小鼠体重均未减轻，也未检测到肝细胞，表明输注耐受性良好。 然而，只有经过包膜治疗的小鼠在其 CAR+ T 细胞中表现出修饰的等位基因，这是 活 基因组编辑。 正如预期的那样，在对照小鼠中没有发现 CAR T 细胞。

CAR 转导的 T 细胞可以按照设计杀死 CD19+ B 细胞。 CD19+ B 细胞在慢病毒治疗的小鼠中被消灭，这一结果可能归因于最初的体内转导过程中产生了更多数量的 CAR T 细胞。 使用专有递送载体治疗的小鼠表现出不同水平的 CD19+ B 细胞，这表明包膜平台转导的 CAR T 细胞可以在一定程度上起到杀伤作用。

未来的影响

本文展示的技术在细胞和基因治疗方面向前迈出了重要一步。 这种颗粒状载体表现出显着的适应性、基因编辑精度和最小的肝毒性。 未来的研究途径可以探索其他细胞靶点以改善载体靶向或研究将半随机整合转变为更精确地将转基因整合到宿主基因组中的新方法。

重要的是，这项工作加入了一个正在开发的机构 活 旨在改变基因治疗格局的递送进展，包括在 COVID-19 大流行期间普及的无包膜病毒载体、脂质体和脂质纳米颗粒技术。 在实验室内部而不是在外部进行细胞工程应该简化劳动密集型生产，并让位于更便宜的基于细胞的治疗时代。 它还可以降低与组织排斥或免疫抑制化疗相关的风险，这是许多人必须接受的标准但有风险的程序，以做好准备 离体 细胞输注。