免疫療法能夠治愈一些直到最近才被認(rèn)為是致命性的癌癥。除了開(kāi)發(fā)能夠提高免疫系統(tǒng)抗癌能力的藥物外，科學(xué)家們正在成為操縱患者自己的免疫細(xì)胞的專家，將它們變成殺滅癌癥的軍隊(duì)。但是癌癥有躲避這種攻擊的技巧，因此科學(xué)家們正在以謀略戰(zhàn)勝癌癥，并提高免疫細(xì)胞療效的效果。如今的科學(xué)家們都是技術(shù)嫻熟的免疫系統(tǒng)工程師，但是他們是在一個(gè)不完整的藍(lán)圖上開(kāi)展研究工作：雖然他們很了解如何對(duì)免疫細(xì)胞通路進(jìn)行重編程，但是他們通常無(wú)法確切地確定他們應(yīng)當(dāng)重新連接哪些通路來(lái)讓免疫系統(tǒng)變得更加有效。

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校的研究人員設(shè)計(jì)出一種基于CRISPR的稱為SLICE（singleguideRNAlentiviralinfectionwithCas9proteinelectroporation,即利用Cas9蛋白電穿孔進(jìn)行單向?qū)NA慢病毒感染）的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)將使得科學(xué)家們能夠快速評(píng)估直接從患者體內(nèi)提取出的“原代”免疫細(xì)胞中每個(gè)基因的功能。這種新方法為科學(xué)家們提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具，能夠在確定如何最好地改造免疫細(xì)胞來(lái)對(duì)抗癌癥和一系列其他疾病時(shí)指導(dǎo)他們作出決策。相關(guān)研究結(jié)果于2018年11月15日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Genome-wideCRISPRScreensinPrimaryHumanTCellsRevealKeyRegulatorsofImmuneFunction”。論文通訊作者為加州大學(xué)舊金山分校微生物學(xué)與免疫學(xué)副教授AlexanderMarson博士。論文第一作者為加州大學(xué)舊金山分校的EricShifrut和JuliaCarnevale。

Marson說(shuō)，“SLICE允許我們執(zhí)行全基因組篩選，這樣我們讓基因組中的每個(gè)基因發(fā)生突變，以便觀察哪些基因?qū)ξ覀兏信d趣的細(xì)胞行為產(chǎn)生最大的影響。我們?cè)诿總€(gè)細(xì)胞中一次改變一個(gè)基因并觀察哪個(gè)改變會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞做我們想讓它做的行為。SLICE是一種發(fā)現(xiàn)引擎，將給我們指出我們能夠進(jìn)行重編程以便產(chǎn)生最有效的下一代細(xì)胞療法的通路。”

利用SLICE發(fā)現(xiàn)可增強(qiáng)殺滅癌癥的免疫活性的基因

作為一種概念驗(yàn)證，這些研究人員測(cè)試了他們是否能夠利用SLICE鑒定出讓T細(xì)胞---一種常見(jiàn)的免疫細(xì)胞類型---更有效地增殖的基因。這對(duì)于癌癥免疫療法尤為重要，這是因?yàn)榘┌Y免疫療法利用人工刺激的經(jīng)過(guò)基因改造的T細(xì)胞來(lái)殺死癌癥。到目前為止，這些療法僅對(duì)某些惡性腫瘤有效，不過(guò)科學(xué)家們認(rèn)為，鑒定出促進(jìn)T細(xì)胞增殖的基因能夠讓癌癥免疫療法適用于更多的患者。

利用SLICE，這些研究人員能夠鑒定出促進(jìn)T細(xì)胞增殖的基因，以及抑制這種增殖的基因。雖然其中的一些基因之前已利用其他的發(fā)現(xiàn)方法進(jìn)行了描述，但是許多基因都是全新的，這表明SLICE能夠揭示其他方法未能捕獲的關(guān)鍵性的增殖調(diào)節(jié)因子。

在鑒定出這些基因后，這些研究人員從多個(gè)人類供者中獲得原代T細(xì)胞，并剔除了經(jīng)發(fā)現(xiàn)抑制T細(xì)胞增殖的基因。當(dāng)這些經(jīng)過(guò)CRISPR修飾的T細(xì)胞在癌癥存在下進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，它們顯示出顯著改善的癌癥殺傷能力，這表明科學(xué)家們能夠?qū)肧LICE鑒定出的基因進(jìn)行編輯，從而將普通的T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為一種潛在的強(qiáng)效療法。

戰(zhàn)勝癌癥防御

不過(guò)癌癥也有自己的伎倆。癌癥免疫療法經(jīng)常失敗的原因在于腫瘤在所謂的微環(huán)境中茁壯成長(zhǎng)，這種腫瘤微環(huán)境充滿了抑制免疫活性并阻止T細(xì)胞完全實(shí)現(xiàn)其癌癥殺傷潛力的化合物。Carnevale說(shuō)，“T細(xì)胞似乎在腫瘤微環(huán)境中‘受到抑制’。我們想要知道SLICE是否能夠幫助我們找到一種方法來(lái)協(xié)助T細(xì)胞克服這種抑制。”

這些研究人員發(fā)現(xiàn)SLICE確實(shí)能夠用于激活受到抑制的T細(xì)胞。他們利用SLICE鑒定出腺苷（一種在腫瘤微環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的免疫抑制劑）靶向的基因，并發(fā)現(xiàn)剔除這些基因允許T細(xì)胞增殖，即便在腺苷存在下也是如此。

論文共同作者、加州大學(xué)舊金山分校腫瘤學(xué)教授AlanAshworth說(shuō)，“作為一個(gè)靈活的平臺(tái)，SLICE允許科學(xué)家們模擬免疫細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境之間的相互作用。我們已證實(shí)SLICE能夠幫助人們鑒定出允許免疫細(xì)胞逃避它們?cè)谀[瘤微環(huán)境中遇到的免疫抑制因子的基因。”

SLICE是開(kāi)發(fā)下一代免疫細(xì)胞治療的探索引擎

SLICE建立在Marson實(shí)驗(yàn)室近期的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)之上。在2018年7月，Marson實(shí)驗(yàn)室在Nature期刊上報(bào)道，他們利用電穿孔將基于CRISPR的基因編輯構(gòu)造體運(yùn)送到免疫細(xì)胞中（Nature,Publishedonline:11July2018,doi:10.1038/s41586-018-0326-5，詳細(xì)報(bào)道參見(jiàn)生物谷新聞：Nature：重大突破！無(wú)需病毒載體，利用電穿孔成功對(duì)人T細(xì)胞進(jìn)行CRISPR基因編輯）。在電穿孔中，細(xì)胞受到電擊后吸收來(lái)自細(xì)胞外面的分子。SLICE采用一種混合方法，將Marson實(shí)驗(yàn)室的這種電穿孔方法的最佳方面與利用病毒運(yùn)送CRISPR系統(tǒng)組分的更常規(guī)方法結(jié)合在一起。一旦SLICE識(shí)別出基因組靶標(biāo)，這種基于電穿孔的CRISPR方法就可用來(lái)重新改造這些靶標(biāo)并對(duì)免疫細(xì)胞進(jìn)行重編程，從而提高這些免疫細(xì)胞的治療能力。

SLICE也代表著科學(xué)家們用來(lái)研究基因功能的現(xiàn)有工具取得重大進(jìn)展。盡管現(xiàn)有的方法---包括RNA干擾（RNAinterference,RNAi）和一些基于CRISPR的方法---已提供了重要的見(jiàn)解，但是它們的使用僅限于通常無(wú)法捕獲人們最感興趣的真實(shí)生物學(xué)特征的細(xì)胞系。SLICE可用于研究基因組中不編碼蛋白的區(qū)域---相比于僅限于基因組中蛋白編碼區(qū)域的RNAi，這是一個(gè)重大進(jìn)步。

不過(guò)最為重要的是，SLICE的潛在應(yīng)用并不局限于這項(xiàng)研究中描述的內(nèi)容。Marson說(shuō)，“考慮到這種方法的靈活性，SLICE可能有朝一日會(huì)有助于科學(xué)家們構(gòu)建出具有新型抗病特性的個(gè)性化免疫細(xì)胞。”