根据发表在《Cell》杂志上的一项新研究，使用CRISPRRNA编辑平台可以潜在地增强癌症细胞疗法。这个新平台，多重效应器导向阵列(MEGA)，可以修改细胞的RNA，这使得斯坦福大学的研究人员能够调节免疫细胞的代谢，从而增强细胞靶向肿瘤的能力。
主要作者、斯坦福大学研究生VictorTieu对改进嵌合抗原受体(CAR)T细胞疗法感兴趣。在这种癌症治疗中，T细胞(一种白细胞)采用CAR蛋白进行改造，CAR蛋白是一种受体，可以让细胞更好地追踪癌细胞。虽然CART疗法已成功治疗血癌，包括淋巴瘤和多发性骨髓瘤，但工程化免疫细胞在对抗胰腺癌和肺癌等实体癌方面效果不佳。
这是因为实体瘤具有更庞大的结构，可供免疫细胞穿透——细胞在消灭肿瘤方面取得进展之前就已经筋疲力尽。T细胞进化得能够快速启动并攻击病毒，这意味着它们在对抗癌症时往往会过早消耗掉储存的能量。“我们真的很感兴趣如何使这些细胞更好地改善临床结果，”Tieu说。“我们现在拥有的很多工具都不是那么好。”
研究人员在实验室培养的肿瘤细胞和患有癌症的小鼠中测试了他们的CART细胞工具。“我们的发现是，在减少肿瘤生长和维持长期T细胞增殖方面，它的表现要好10倍，”斯坦福大学生物工程副教授兼SarafanChEM-H研究所学者、资深作者StanleyQi说。
阻止细胞衰竭
此前改进CART细胞疗法的研究工作已使用CRISPR-Cas9来编辑细胞的DNA。然而，这种基因编辑平台也存在风险，因为它会永久删除DNA片段，这可能会产生意想不到的后果，甚至导致T细胞本身癌变。
因此，斯坦福大学团队采取了不同的路线，探索CRISPR-Cas13d(使用分子剪刀切割RNA，而不是DNA)是否可以实现T细胞基因表达的可逆变化。与Cas9不同，Cas13d可以轻松地同时靶向多个基因——在论文中，研究人员证明他们可以同时对人类T细胞进行10次编辑。“RNA是DNA的下一层，所以我们实际上并没有触及任何遗传密码，”Tieu说。“但我们仍然能够使基因表达发生巨大变化，从而改变细胞的行为。”
为了了解该工具是否能够成功改善CART细胞功能，他们鉴定了24个可能与T细胞耗竭有关的基因。然后，他们在培养物中测试了6,400个配对基因组合，并使用MEGA工具拒绝了不同的基因，并确定了新的基因配对，这些组合在增强抗肿瘤功能方面特别有效。
将T细胞变成马拉松运动员
在另一项实验中，研究小组调整了T细胞中的一组代谢基因，使细胞从短跑运动员转变为马拉松运动员，从而赋予它们消灭肿瘤的耐力。他们将这些MEGACART细胞与非工程T细胞和CART细胞进行了比较，无论是在实验室培养的肿瘤细胞中还是在患有癌症的小鼠中。三周后，他们测试了肿瘤的范围以及T细胞的存活情况。
起初，MEGA细胞的抗癌活性落后。“最初，我想，‘哦，这些细胞更糟糕，’”Tieu说。但是，一段时间后，这些细胞坚持对抗肿瘤细胞，而CART和常规T细胞则自行耗尽，导致肿瘤生长减少和T细胞增殖改善了10倍。
秘密在于改变细胞消耗糖分的方式，从快速燃烧的糖酵解过程转向有利于氧化磷酸化的过程。Qi说：“我们能够利用这项技术来设计T细胞内糖使用途径中的mRNA，从而调节T细胞对使用哪种糖分子的选择。”结果，“我们能够真正维持这些T细胞的持久性，因此T细胞可以在肿瘤部位存活更长时间，并发挥更好的性能。”
MEGA平台不仅可以微调调节T细胞代谢的基因，而且还可以通过药物来调节这种调节。当一种名为甲氧苄啶的抗生素出现时，它会启动RNA变化，抑制细胞的糖酵解代谢，并将它们变成攻击肿瘤细胞的耐力运动员。当药物消失后，细胞恢复到原来的基因表达。这种基于药物的控制机制“可以让你为免疫治疗创建一个安全开关”，论文合著者、Ernest和AmeliaGallo家族教授、斯坦福大学儿科和医学教授CrystalMackall说。
虽然该平台仍处于早期阶段，但研究人员希望它最终能够在临床环境中发挥作用。Tieu计划继续开发该平台以实现这一目标。“尝试将其推向实际的临床产品真是太酷了，”他说。“我认为CART细胞疗法有很大潜力，可以以人们以前无法做到的方式真正改善。”