2018年1月12日/生物谷BIOON/---根据2018年1月5日发布的一项新的研究，人体自身的免疫系统可能阻止一些基于流行的基因组编辑工具CRISPR-Cas9开发基因疗法的努力。
CRISPR-Cas9有朝一日可能用于人体中校正致病性突变的希望是巨大的。但是，这项发表在预印本服务器bioRxiv上但迄今为止尚未得到同行评审的新研究针对这种方法是否会取得成功提出了质疑。
Nature期刊探究了这些发现对这种流行的基因组编辑系统以及对希望利用它治疗遗传疾病的学者和公司意味着什么。
CRISPR-Cas9如何工作？
CRISPR-Cas9是一种广泛存在于微生物中的原始免疫系统。该系统依赖于一种被称作Cas9的酶，这种酶切割由特定RNA链（即向导RNA）的序列确定的位点。研究人员能够改变这种“向导RNA”的序列，将Cas9引导到特定的DNA片段上，从而提高这种系统可能被用来校正某些导致疾病的基因突变的可能性。
但是Cas9等外源蛋白也能够引发持久的免疫反应。而分子生物学家最为珍视的两种Cas9酶版本来源于人体内常见的细菌，这会增加一些人已对对这些蛋白产生免疫反应的几率。
这项研究发现什么？
由美国斯坦福大学儿科血液学家Matthew Porteus和Kenneth Weinberg领导的一个研究团队分析了22名婴儿和12名健康成年人的血液样品以便确定这些人是否对这两种最常用的Cas9酶版本产生免疫反应。
他们发现79％的研究参与者对来自金黄色葡萄球菌（Staphlococcus aureus）的Cas9酶（即SaCas9）产生抗体， 65％的研究参与者对来自酿脓链球菌（Streptococcus pyogenes）的Cas9酶（SpCas9）产生抗体。
在一项相关的实验中，在13名成人参与者中，有46％的人产生靶向SaCas9的T细胞（一种免疫细胞），但是在这13人中，并没有发现靶向SpCas9的T细胞反应，不过这些研究人员承认他们的测试方法可能没有足够的灵敏度来检测它们。
为什么这很重要？
人体的免疫反应能够破坏基因疗法，并且对接受治疗的人产生成健康风险。在血液中的Cas9酶有机会发生作用之前，抗Cas9抗体能够与它结合。靶向Cas9的T细胞可能破坏表达这种蛋白的细胞，清除“校正的”细胞，并且潜在地触发对人体自身组织发起的危险的广泛攻击。
这些发现令人吃惊吗？
基因治疗研究人员熟悉免疫反应所带来的威胁，而且在允许患者接受治疗之前，有时需要筛选这些患者是否对基因治疗成分作出潜在的免疫反应。
因此，测试这些免疫反应很可能是任何一项开发CRISPR-Cas9疗法的工作的一部分，特别是如果这些开发者计划向美国食品药物管理局（FDA）和其他监管机构申请批准销售他们的疗法。
高级副总裁Thomas Barnes说，一家这样的公司，即位于马萨诸塞州剑桥市的Intellia 治疗公司（Intellia Therapeutics），正在啮齿类动物和非人类灵长类动物中评估对它的候选疗法作出的免疫反应。
即便如此，免疫反应带来的问题在大众媒体和科学文献中也很少受到关注。Porteus说，他一直在跟有兴趣开发基于CRISPR-Cas9的疗法的研究人员提出这个问题。他说，“但是似乎没有人关注这一点。”
Porteus有兴趣开发治疗镰状细胞贫血症的方法：从一名患者身上移除造血细胞，使用CRISPR-Cas9对它们进行校正，随后将这些细胞注射回这名患者体内。鉴于接触Cas9是在体外发生的，因此这种方法不可能受到抗Cas9免疫反应的威胁。
但是Porteus担心在其他试验中，这可能会发生什么。他说：“如果对一名患者给予Cas9治疗，并且导致毒性的炎症反应，那么这对基因组编辑领域来说会是一个真正的挫折。我们希望这项研究将促使人们仔细思考如何确保这种情形不会发生。”
这是CRISPR-Cas9基因疗法的终点吗？
考虑到对这种方法的巨大兴趣以及大量的替代酶可供选择，这是不太可能的。Porteus说，“另一个潜在的解决方案是开发一种来自不会在人体定植或者不会感染人体的细菌的Cas9系统。 我认为这项研究将会促使人们开展这类研究。”
他指出，研究人员也可能能够对实验室中的Cas9酶加以调整，以便设计出能够逃避预先存在的免疫反应的Cas9形式。
CRISPR-Cas9在临床试验中的首次应用可能会重点放在与Porteus正在研究的那些方法一样的方法：对从人体中移除的细胞进行处理，而这不太可能激活免疫反应。
Barnes指出，重点关注SpCas9的Intellia治疗公司正在开发将在短时间内产生Cas9蛋白的疗法，并且这些疗法仅在细胞中发挥作用，这就会潜在限制产生免疫干扰的几率，即便在体内对细胞的基因组进行编辑，也是如此。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
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
CRISPR-Cas9有朝一日可能用于人体中校正致病性突变的希望是巨大的。但是，这项发表在预印本服务器bioRxiv上但迄今为止尚未得到同行评审的新研究针对这种方法是否会取得成功提出了质疑。
图片来自Bryan Satalino。
CRISPR-Cas9如何工作？
CRISPR-Cas9是一种广泛存在于微生物中的原始免疫系统。该系统依赖于一种被称作Cas9的酶，这种酶切割由特定RNA链（即向导RNA）的序列确定的位点。研究人员能够改变这种“向导RNA”的序列，将Cas9引导到特定的DNA片段上，从而提高这种系统可能被用来校正某些导致疾病的基因突变的可能性。
但是Cas9等外源蛋白也能够引发持久的免疫反应。而分子生物学家最为珍视的两种Cas9酶版本来源于人体内常见的细菌，这会增加一些人已对对这些蛋白产生免疫反应的几率。
这项研究发现什么？
由美国斯坦福大学儿科血液学家Matthew Porteus和Kenneth Weinberg领导的一个研究团队分析了22名婴儿和12名健康成年人的血液样品以便确定这些人是否对这两种最常用的Cas9酶版本产生免疫反应。
他们发现79％的研究参与者对来自金黄色葡萄球菌（Staphlococcus aureus）的Cas9酶（即SaCas9）产生抗体， 65％的研究参与者对来自酿脓链球菌（Streptococcus pyogenes）的Cas9酶（SpCas9）产生抗体。
在一项相关的实验中，在13名成人参与者中，有46％的人产生靶向SaCas9的T细胞（一种免疫细胞），但是在这13人中，并没有发现靶向SpCas9的T细胞反应，不过这些研究人员承认他们的测试方法可能没有足够的灵敏度来检测它们。
为什么这很重要？
人体的免疫反应能够破坏基因疗法，并且对接受治疗的人产生成健康风险。在血液中的Cas9酶有机会发生作用之前，抗Cas9抗体能够与它结合。靶向Cas9的T细胞可能破坏表达这种蛋白的细胞，清除“校正的”细胞，并且潜在地触发对人体自身组织发起的危险的广泛攻击。
这些发现令人吃惊吗？
基因治疗研究人员熟悉免疫反应所带来的威胁，而且在允许患者接受治疗之前，有时需要筛选这些患者是否对基因治疗成分作出潜在的免疫反应。
因此，测试这些免疫反应很可能是任何一项开发CRISPR-Cas9疗法的工作的一部分，特别是如果这些开发者计划向美国食品药物管理局（FDA）和其他监管机构申请批准销售他们的疗法。
高级副总裁Thomas Barnes说，一家这样的公司，即位于马萨诸塞州剑桥市的Intellia 治疗公司（Intellia Therapeutics），正在啮齿类动物和非人类灵长类动物中评估对它的候选疗法作出的免疫反应。
即便如此，免疫反应带来的问题在大众媒体和科学文献中也很少受到关注。Porteus说，他一直在跟有兴趣开发基于CRISPR-Cas9的疗法的研究人员提出这个问题。他说，“但是似乎没有人关注这一点。”
Porteus有兴趣开发治疗镰状细胞贫血症的方法：从一名患者身上移除造血细胞，使用CRISPR-Cas9对它们进行校正，随后将这些细胞注射回这名患者体内。鉴于接触Cas9是在体外发生的，因此这种方法不可能受到抗Cas9免疫反应的威胁。
但是Porteus担心在其他试验中，这可能会发生什么。他说：“如果对一名患者给予Cas9治疗，并且导致毒性的炎症反应，那么这对基因组编辑领域来说会是一个真正的挫折。我们希望这项研究将促使人们仔细思考如何确保这种情形不会发生。”
这是CRISPR-Cas9基因疗法的终点吗？
考虑到对这种方法的巨大兴趣以及大量的替代酶可供选择，这是不太可能的。Porteus说，“另一个潜在的解决方案是开发一种来自不会在人体定植或者不会感染人体的细菌的Cas9系统。 我认为这项研究将会促使人们开展这类研究。”
他指出，研究人员也可能能够对实验室中的Cas9酶加以调整，以便设计出能够逃避预先存在的免疫反应的Cas9形式。
CRISPR-Cas9在临床试验中的首次应用可能会重点放在与Porteus正在研究的那些方法一样的方法：对从人体中移除的细胞进行处理，而这不太可能激活免疫反应。
Barnes指出，重点关注SpCas9的Intellia治疗公司正在开发将在短时间内产生Cas9蛋白的疗法，并且这些疗法仅在细胞中发挥作用，这就会潜在限制产生免疫干扰的几率，即便在体内对细胞的基因组进行编辑，也是如此。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
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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