hLife Review | CRISPR技术在CAR-T疗法中的应用

论文亮点

文章综述了CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）技术在CAR-T（Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy）疗法中的应用，通过CRISPR可以提高CAR-T疗法的安全性和有效性（图1）。

图1 CRISPR技术在CAR-T细胞免疫疗法中的应用

论文导读

近日,北京大学未来技术学院邬一谦研究团队在hLife上发表了题为"Boosting CAR-T cell therapy with CRISPR technology"的综述。文章报道了通过CRISPR编辑特定基因可以提高CAR-T疗法的安全性和有效性。

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嵌合抗原受体T细胞免疫疗法（Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy, CAR-T therapy）在治疗血液系统恶性肿瘤方面取得了许多突破性进展。然而，它在癌症治疗，尤其是实体瘤治疗上的广泛应用仍存在安全性和有效性的挑战。在安全性方面，CAR-T疗法有一些副作用，比如细胞因子释放综合征、神经系统毒性和非肿瘤靶向毒性。此外，肿瘤抗原异质性和免疫逃逸、肿瘤微环境、有限的归巢、浸润和CAR-T细胞在实体瘤中的持久性等问题限制了CAR-T疗法的有效性。基于规律间隔成簇短回文重复序列（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, CRISPR）的基因编辑技术为克服这些挑战提供了全新方法（图2）。

图2 使用CRISPR编辑相关基因以提高CAR-T治疗的安全性和有效性

细胞因子释放综合征（cytokine release syndrome, CRS）是一种由CAR-T细胞和内源性免疫细胞的过度激活引起的系统性炎症反应，是CAR-T疗法的主要副作用之一。利用CRISPR技术敲除CAR-T细胞中的特定基因，如粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF），可以有效预防CRS。免疫检查点（Immune checkpoint），如程序性死亡受体1（PD-1）等在免疫细胞上表达的抑制性分子，可调节免疫激活水平，避免免疫系统过度激活。然而，肿瘤往往会过表达相应的免疫检查点配体，如PD-L1，通过配体与受体的互作上调抑制信号，削弱CAR-T细胞功能。利用CRISPR敲除PD-1等免疫检查点可以增强CAR-T细胞抗肿瘤活性。同时，通过CRISPR敲除CAR-T细胞中与肿瘤微环境互作的基因，如A2A受体（A2AR）、TGFβ受体II（TGFβRII）、蛋白激酶Cδ（PKCδ）等，或可克服免疫抑制性肿瘤微环境对CAR-T细胞的影响。此外，由于患者的自体T细胞质量差、CAR-T细胞制备过程费时，来自健康供体的T细胞已被用于生产“通用型”CAR-T细胞。然而，供体TCR对受体抗原的识别和受体免疫细胞对供体HLA的识别可导致严重的副作用，即移植物抗宿主（GvH）和宿主抗移植物（HvG）反应。通过CRISPR敲除TRAC、β2-微球蛋白（β2M）等基因可以缓解GvH和HvG反应。在治疗T细胞恶性肿瘤时，通过CRISPR敲除CD7等基因可避免CAR-T细胞互相攻击。除了敲除已知的特定基因，CRISPR筛选（CRISPR Screening）技术使用数万种sgRNAs进行高通量编辑，可在全基因组尺度上筛选影响CAR-T疗法的关键基因。近年来，应用CRISPR筛选发现了越来越多的重要调控因子，在T细胞增殖、激活、抗肿瘤能力、耗竭等方面发挥重要作用。

然而，CRISPR技术在CAR-T疗法中的应用并不是十全十美。例如脱靶效应、染色体畸变等问题仍亟待解决。目前，CRISPR编辑的CAR-T细胞疗法已进入临床试验。相信在未来将会有更多的实验进入临床，从真正意义上造福患者。

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作者简介

严李嫣然 博士研究生

第一作者

机构：北京大学前沿交叉学科研究院

研究方向：合成生物学

高山子 本科生

第一作者

机构：北京林业大学生物科学与技术学院

研究方向：合成生物学

 王新惠 本科生

 第一作者

机构：山东大学澳国立联合理学院

研究方向：合成生物学

邬一谦 研究员

通讯作者

机构：北京大学未来技术学院

研究方向：控制遗传学、细胞免疫疗法、基因编辑

引用格式：

Yan L, Gao S, Wang X, et al. Boosting CAR-T cell therapy with CRISPR technology. hLife.

https://doi.org/10.1016/j.hlife.2024.06.002

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