一種使用CRISPR生產大量細胞用于治療的新方法。圖片來源：格萊斯頓研究所
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科技日報記者?張夢然
據《自然·生物技術》雜志日前發表的論文，CRISPR-Cas9基因編輯系統的新改進，使設計用于治療的大量細胞變得更加容易。美國格萊斯頓研究所和加州大學舊金山分校開發的新方法，能以非常高的效率將特別長的DNA序列引入細胞基因組中精確位置，而無需傳統的病毒遞送系統。該成果是向下一代安全有效的細胞療法邁出的一大步。
格萊斯頓研究所最新證明，新方法可在一次運行中設計超過10億個細胞，這遠高于治療個體患者所需的細胞數量。
此前人們已知DNA可單鏈或雙鏈存在，Cas9附著在雙鏈DNA上。研究發現，高水平的雙鏈DNA模板會對細胞產生毒性，因此該方法只能用于少量模板DNA，導致效率低下。
但即使在相對較高的濃度下，單鏈DNA對細胞的毒性也較小。鑒于此，研究團隊研發了一種將修飾的Cas9酶連接到單鏈模板DNA的方法，即在末端添加一小段雙鏈DNA突出端。
與舊的雙鏈方法相比，單鏈模板DNA可將基因編輯效率提高一倍以上。分子的雙鏈末端讓研究人員可使用Cas9來增強非病毒載體向細胞的傳遞。
現在，研究人員可以使用新的DNA模板生成超過10億個針對多發性骨髓瘤的CAR-T細胞。CAR-T細胞是經過基因改造的免疫T細胞，可有效對抗特定細胞或癌癥。使用新的單鏈Cas9定向模板，大約一半的T細胞獲得了新基因，并因此轉化為CAR-T細胞。
此外研究還表明，新方法首次可完全替換與罕見遺傳免疫疾病相關的兩個基因——IL2RA和CTLA4基因。這種“一刀切”的方法可治療這些基因中具有不同突變的許多患者，而不必為每個患者的突變生成個性化模板。用這種基因工程方法處理的細胞中，有近90%獲得了健康版本的基因。
總編輯圈點
工欲善其事，必先利其器。基因編輯系統作為生命科學領域的重要研究工具，一直在不斷進化升級。早些年，鋅指酶是比較流行的基因編輯工具。如今在生命科學界提起基因編輯，幾乎無人不知CRISPR系統的大名。憑借其便捷易用的優勢，近年來CRISPR系統在遺傳疾病治療、藥物研發、種子培育等多個細分領域促成了眾多以往不敢想象的研究成果。與此同時，針對CRISPR系統自身進行改進的研究也捷報頻傳。得益于此，科學家手中的基因編輯“剪刀”正變得更加精準、高效、強大。
關鍵詞： 病毒載體
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