CRISPR再立功！為免疫細胞裝上「雷達」！

新聞 02-08

乾貨 | 靠譜 | 實用

導讀

白血病這個詞想必大家都不陌生，得了白血病彷彿就和無藥可救、絕症等詞划上等號。但在白血病的細胞上存在一個CD19小分子，通過它，我們特殊的免疫細胞就能識別及追蹤殺死白血病細胞。而斯坦福大學的一個團隊為免疫細胞裝上了一個雷達，幫助其識別CD19分子。

白血病是一種極難治療的致命癌症，大量的白細胞在血液中四處遊盪，隨著時間的推移慢慢的殺死我們的身體。但這個「殺人兇手」並不是毫無弱點。許多的白細胞表面都有一個稱之為「CD19」的分子。當CD19被激活後，它所附屬的白細胞就會被我們殺死。

CD19對於癌症生化學家來說，就像是一個向世界廣播的小型無線電信號，不斷的說著「這是白血病，快來殺它。」而當白血病患者體內具備了可以接受CD19信號的特異性免疫細胞時，特異性免疫細胞就能追蹤並殺死帶有CD19的白血病細胞。

斯坦福大學生物工程和生物化學系的助理教授Stanley Qi和他的團隊就使用了CRISPR基因編輯技術為免疫細胞配備了一個導航系統來追蹤白血病細胞。

目前這項研究以「Engineering cell sensing and responses using a GPCR-coupled CRISPR-Cas system, Nature Communications」為名發表在了《Nature Communications》上。

生化通訊中「黑客」GPCR

G偶聯蛋白受體（GPCR）是人類生理學中最大和最重要的化學受體家族之一，它可以感知各種各樣的配體，包括內源激素，生長因子和天然或合成的小分子等。

GPCR就像細胞觸角一樣，不斷尋找生物化學信號，使細胞能夠相互溝通，並作為組織一起發揮作用。當觸角分子識別特定的信號（例如像CD19這樣的分子）時，他們就會啟動一系列的細胞與細胞核的通訊，從而引發一系列的遺傳結果，從免疫反應到化學生成再到細胞繁殖。目前我們已經在人類基因組中鑒定出了至少800個GPCR。而市場上40%左右的藥物都是與GCRP有關。

而先前對於GPCR工程的研究主要是用蛋白水解可切割的人工轉錄因子（例如GAL4，rtTA）取代胞內結構域，並創建一個受體活性的遺傳報道分子，稱為Tango系統。但這樣的操作往往限制了對內源性靶點的調節，同時一個「一個配體在一個轉錄因子中」的模式也使得效率非常低。

Qi和他的團隊則專註於利用GPCRs作為一個普通的合成裝置，這彌補了先前內源性基因無法表達的缺陷，可以響應不同的配體。在本次實驗中，研究人員通過CRISPR-dCas9技術利用GPCR來將細胞外信號感測轉換為程序化的轉錄反應。

CRISPR ChaCha

實驗設計了兩個函數：GRCP Tango和GRCP ChaCha。通過對這兩個的測試，結果顯示 ChaCha優於 Tango，它不僅能有效的激活內源性基因，還能激活多個基因。隨後研究人員測試了ChaCha設計的通用性，發現它能感應多個不同的GRCPs，其中包括涉及到的血管加壓素，促甲狀腺激素釋放激素等配體。

GRCP ChaCha優於Tango

ChaCha系統支持個體和多種基因的激活

Qi及其團隊的早期的臨床試驗具有不錯的前景，並且引導了新的白血病療法。然而，最具革命性的是使用活細胞作為治療方法，它開啟了一個超越傳統化學療法的世界。在未來，不僅僅是白血病，從血液癌症到實體瘤到神經系統疾病，我們都可以期待CRISPR能為我們帶來新的療法。

參考文獻：

1.New kind of homing beacon targets cancerous cells and other diseases

2.Nathan H. Kipniss, P. C. Dave P. Dingal, Timothy R. Abbott, et al. Engineering cell sensing and responses using a GPCR-coupled CRISPR-Cas system, Nature Communications, 20 December 2017.

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