关于基因敲除技术CRISPR/Cas9的最新进展

CRISPR/Cas9技术凭借着高效、精准的特点成为目前备受关注的基因敲除技术，越来越多的研究人员选择CRISPR/Cas9技术，目前并在各个研究领域得到许多激动人心的突破！在癌症的基因治疗领域自然也不例外，现在向大家分享从2020年11月以来关于利用CRISPR/Cas9技术进行基因敲除实验，以协助基因治疗的的研究进展：

在2020年11月的一项新研究中，来自以色列特拉维夫大学等研究机构的研究人员证实CRISPR/Cas9系统在治疗转移性癌症方面非常有效，这是在寻找癌症治愈方法的道路上迈出的重要一步。他们开发出一种基于脂质纳米颗粒的新型递送系统，该递送系统专门针对癌细胞，并通过基因操纵破坏它们。这种称为CRISPR-LNP的递送系统携带一种编码Cas9的信使RNA（mRNA），其中Cas9作为分子剪刀切割细胞中的DNA。相关研究结果发表在2020年11月18日的Science Advances期刊上，论文标题为“CRISPR-Cas9 genome editing using targeted lipid nanoparticles for cancer therapy”。

研究者称“这是世界上第一个证明CRISPR基因组编辑系统可以在活体动物中有效治疗癌症的研究。必须强调的是，这不是化疗。没有任何副作用，用这种方法治疗的癌细胞将永远不会再活跃起来。Cas9的分子剪刀剪断了癌细胞的DNA，从而永久地阻止了它们的复制。” 为了研究利用这种技术治疗癌症的可行性，Peer教授和他的团队选择了两种最致命的癌症：胶质母细胞瘤和转移性卵巢癌。

胶质母细胞瘤是最具侵略性的脑癌类型，确诊后的预期寿命为15个月，5年生存率仅为3%。这些研究人员证明，用CRISPR-LNP进行一次治疗，胶质母细胞瘤小鼠的平均寿命就会延长一倍，总体生存率提高约30%。卵巢癌是女性死亡的主要原因，也是女性生殖系统中最致命的癌症。大多数患者在这种疾病的晚期时被诊断出来，这时转移灶已经扩散到全身。尽管近年来取得了进展，但只有三分之一的患者能够存活下来。在转移性卵巢癌小鼠模型中使用CRISPR-LNP进行治疗，它们的总生存率提高了80%。

研究人员指出，通过展示这种技术在治疗两种侵袭性癌症方面的潜力，它为治疗其他类型的癌症以及罕见的遗传疾病和慢性病毒性疾病（如艾滋病）提供了许多新的可能性。

CRISPR技术能帮助科学家们锁定并编辑任何不需要的基因，在癌症的基因治疗领域，该技术就能通过剔除T细胞中的特殊基因来帮其更好地抵御肿瘤，这种方法与CAR-T细胞疗法密切相关，即研究人员通过收集患者机体自身的T细胞，对其进行工程化修饰表达新型受体从而寻找并攻击癌细胞。

在2020年第62届美国血液学会年会(ASH)上，来自宾夕法尼亚大学的科学家们展示了他们最新的临床前研究结果，他们发现，利用CRISPR/Cas9技术对CAR-T细胞上能抑制T细胞激活的特殊蛋白进行基因敲除或能增强工程化T细胞清除血液癌症的能力。研究人员将CAR-T细胞上名为CD5的基因进行了基因敲除，随后将其输注回携带T细胞和B细胞白血病/淋巴瘤的小鼠体内，CD5基因能编码T细胞表面的CD5蛋白，而且还会抑制其激活。相比输注了非编辑CAR-T细胞的小鼠而言，输注了CD5被剔除的CAR-T细胞的小鼠机体外周血中的T细胞增殖水平较高，而且肿瘤尺寸发生了明显下降，且小鼠有更好的生存结局。为了检测CD5的剔除是否会增加靶向作用抗原而不是CD5的CAR-T细胞的抗肿瘤效应，随后研究人员在CTL019 CAR-T细胞对抗CD19+ B细胞白血病的环境下进行了证实，值得注意的是，同样在该模型中，CD5的敲除会明显增强CTL019 CAR-T细胞的抗肿瘤效率，同时还会让大部分小鼠的疾病完全缓解期延长。

该研究结果有望帮助科学家们后期进行相关的临床试验来探索如何将CAR-T细胞疗法与CRISPR/Cas9基因编辑技术相结合来改善当前以及开发新型的细胞疗法。

GLI1基因表达与约三分之一人类癌症的发生有关。除了促进细胞增殖，GLI1表达还增加了肿瘤细胞的迁移，并与化学疗法药物产生抗药性有关。近日，科学家发现，促癌的GLI1基因的DNA内的一个区域直接负责调节该基因的表达，这暗示着GLI1内的这一区域可能被作为癌症治疗的靶标，因为关闭GLI1会打断癌症的过度细胞分裂特性。

由于GLI1驱动着导致许多癌症的持续的细胞增殖，而且该基因也刺激了它自身的表达，因此研究者们在人类活体胚胎干细胞中使用CRISPR基因敲除技术敲除GLI1调控区的功能，从而消除了GLI1的表达并阻断了其活性，从而干扰了该基因驱动血液，骨骼和神经细胞胚胎发育的正常活动。除此之外，科学家们还发现将GLI1的关闭影响了所有三个胚胎谱系的干细胞分化。

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参考文献：

Daniel Rosenblum et al. CRISPR-Cas9 genome editing using targeted lipid nanoparticles for cancer therapy. Science Advances, 2020, doi:10.1126/sciadv.abc9450.

Yekaterina Galat et al, CRISPR editing of the GLI1 first intron abrogates GLI1 expression and differentially alters lineage commitment, Stem Cells First published: 26 January 2021 doi.org/10.1002/stem.3341