2020諾貝爾獎(jiǎng)化學(xué)獎(jiǎng)CRISPRCas9基因編輯技術(shù)在腫瘤中應(yīng)用

1、2020諾貝爾獎(jiǎng)化學(xué)獎(jiǎng) CRISPR/Cas9 基因編輯技術(shù)在腫瘤中應(yīng)用瑞典皇家科學(xué)院宣布，2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予加州大學(xué)詹妮弗杜德納(Jenn ifer Doud na ) 和現(xiàn)在德國(guó)工作的法國(guó)科學(xué)家 Emma nuelleCharpentier ，表彰她們發(fā)明基因修飾方法CRISPR-Cas9 。CRISPR技術(shù)自問(wèn)世以來(lái)，就一直被諾獎(jiǎng)候選的光環(huán)所圍繞。為了CRISPR的專利歸屬權(quán)，Doudna 和Charpentier曾與華裔科學(xué)家張鋒對(duì)簿公堂。(2014年4月15日，美國(guó)專利局將CRISPR-Cas9技術(shù)的專利頒發(fā)給張鋒所在的Broad研究所)無(wú)論如何該技術(shù)為生命科學(xué)帶來(lái)了革命性影

2、響，正在為治療癌癥 的新方法做出貢獻(xiàn)。這項(xiàng)研究還有可能使治愈遺傳性疾病變成現(xiàn)實(shí)。那么問(wèn)題來(lái)了： CRISPR/Cas9系統(tǒng)在腫瘤的診療中有哪些應(yīng)用的可能嗎?1、建立腫瘤的動(dòng)物模型比如：建立癌癥的小鼠模型。傳統(tǒng)制作小鼠模型的方法是在小鼠胚胎干細(xì)胞中引入突變，然后將干細(xì)胞注射到胚囊中形成嵌合體小鼠，再經(jīng)過(guò)一代 才能獲得純合突變的小鼠。CRISPR/Cas9技術(shù)有效地提高了制作小鼠模型的效率。比如：染色體重排是很多腫瘤發(fā)生的原因。運(yùn)用傳統(tǒng)的方法制作染色體重排的癌癥模型，需要在兩個(gè)重排位點(diǎn)加上loxP序列，通過(guò) Cre-loxP 重組制作染色體重排。運(yùn)用CRISPR/Cas9技術(shù)產(chǎn)生染色體重排非常簡(jiǎn)單

3、，只需要靶向切割兩個(gè)重排位點(diǎn)就可以了。比如：人類2號(hào)染色體重排會(huì)導(dǎo)致 EML4-ALK融合表達(dá)，引發(fā)非小細(xì)胞肺 癌。用CRISPR/Cas9 建立了 EML4-ALK 融合基因肺癌小鼠模型就容易多 了！2、找到腫瘤的致病或轉(zhuǎn)移的基因很多情況下腫瘤是多個(gè)基因突變協(xié)同作用的結(jié)果，如何找出引發(fā)癌癥的關(guān) 鍵突變是個(gè)難題。張鋒團(tuán)隊(duì)運(yùn)用CRISPR/Cas9文庫(kù)對(duì)一個(gè)不具備轉(zhuǎn)移能力的肺癌細(xì)胞系進(jìn)行了高通量的單基因隨機(jī)敲除，然后移植到免疫缺陷的小 鼠中，其中一些細(xì)胞離開(kāi)了原有的位置隨著血管遷移形成了高轉(zhuǎn)移性的腫 瘤；通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)移性腫瘤的sgRNA測(cè)序，篩查到了與癌癥生成和轉(zhuǎn)移相關(guān)的多個(gè)基因以及 mRNA。3、

4、癌癥治療CRISPR/Cas9在治療癌癥上有幾種應(yīng)用的可能，1、是直接攻擊癌細(xì)胞中的關(guān)鍵基因；2、是用于編輯免疫細(xì)胞，通過(guò)免疫細(xì)胞攻擊癌細(xì)胞。在NIH上搜索CRISPR，有不少臨床試驗(yàn)注冊(cè)官網(wǎng)項(xiàng)與CRISPR/Cas9相關(guān)的臨床試驗(yàn)，其中24項(xiàng)與治療癌癥相關(guān)。值得提的是，我國(guó)四川大學(xué)華西醫(yī)院的盧鈾教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了全球第一例應(yīng)用CRISPR/Cas9技術(shù)的治療肺癌的人體臨床試驗(yàn)。呻1，亠亀直疋bdril. AhKI書 r jgfnto W. 竝沖 七諒尸” 3-C4 HM| “ Am jMljiBB r 9oia HZ* -Lrf nn Wv

5、CMcEMMfii* i-MHU. UR4Mph4 -Jhtantq rf m fjH|fWtakn .nKTp CIMLKi uhi! IHKlteaaiLwm- 豈inf arc Lho-,qoi，IiUh n mtim- c4l& ri*f inniikrwf hhmhartiif M. HJ ! HL-Ri I出” oom*1 hi rm av: *naui d Sun gam u wni iLT v I a-9- I II g.iIib 料詁 *s| tiaIAmHUftl I* Jbil-f wflw HtlnJ-. m FE- . -.1 . 4 - - , -j :.!,! ：

6、*-_r比AiiJ醒dMwRftv4-1- mi|.:Jfhhr料 lAftai 斤幽TTi .*還有CRISPR/Cas9 在最近很火的 CAR-T療法和免疫檢查點(diǎn)療法(PD-1/L1)中有很多中的應(yīng)用、可以提高 CAR-T細(xì)胞的制備效率CAR-T療法通過(guò)采集患者的 T細(xì)胞進(jìn)行基因修飾，成為CAR-T細(xì)胞后輸入 患者體內(nèi)，過(guò)程用時(shí)長(zhǎng)、難度高且成本大，還有T細(xì)胞自身的治療數(shù)量限制。而CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)能明顯提高CAR-T細(xì)胞的制備效率，其對(duì)一個(gè)正常的免疫 T細(xì)胞進(jìn)行基因改造， 在引入CAR序列時(shí)去除T細(xì)胞內(nèi)源性aBT細(xì)胞受體基因和人白細(xì)胞抗原I （ HLA I）類編碼基因，以防

7、止用于不同患者時(shí)產(chǎn)生抗宿主反應(yīng)。第二、提高CAR-T細(xì)胞的功能CRISPR/Cas9技術(shù)也可以通過(guò)敲除編碼信號(hào)分子的基因或T細(xì)胞抑制性受體的基因來(lái)提高 CAR-T細(xì)胞的功能。CAR-T細(xì)胞療法的抗腫瘤療效顯著，但只能夠特異性識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面受 體，而腫瘤特異性T細(xì)胞受體（TCR-T ）細(xì)胞能夠通過(guò)基因修飾表達(dá)特異性 受體，識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面經(jīng)I類主要組織相容性抗原呈遞的抗原肽從而識(shí)別胞內(nèi)特異性分子。但受體T細(xì)胞中存在的內(nèi)源性 TCR與修飾后的TCR可能 會(huì)存在競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，因此采用CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)制備 TCR、HLA I類分子和PD-1缺失的CAR-T細(xì)胞，使其異體反應(yīng)降低又不引

8、起抗宿主疾 病，體內(nèi)抗腫瘤療效也得以提升。第三、CRISPR/Cas9在免疫檢查點(diǎn)藥物（PD-1/L1 ）中也有很多應(yīng)用例如：通過(guò)CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)敲除參與免疫負(fù)調(diào)節(jié)的基因，也能達(dá)到同樣的抗腫瘤效果，是一種全新的治療思路。利用電穿孔方法將Cas9和sgRNA導(dǎo)入T細(xì)胞并敲除PD-1基因，使其表達(dá)減少，長(zhǎng)時(shí)間的體外培 養(yǎng)過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現(xiàn) PD-1對(duì)T細(xì)胞活化的影響，使 T細(xì)胞更好地發(fā)揮其抗 腫瘤療效。這種新的阻斷療法常常與過(guò)繼性T細(xì)胞免疫療法結(jié)合使用，可以增強(qiáng)免疫細(xì)胞的活性。CAR-T領(lǐng)域的先驅(qū)者 Carl June 教授在Clinical Cancer Research雜志上發(fā)表的文章證實(shí)，體外和動(dòng)物模型研究中， 用CIRSPR技術(shù)敲除TCR和B2M這兩個(gè)和免疫排除有關(guān)的基因后，T細(xì)胞同種異體反應(yīng)性降低，且沒(méi)有導(dǎo)致GVHD?？偨Y(jié)總之，