杜克大学的研究人员采用 CRISPR 技术对人类免疫细胞中的基因功能进行高通量筛选，并发现基因组的单个主调节因子可用于重新编程 T 细胞中数千个基因的网络，并大大提高增强癌细胞杀伤力。
主调节因子称为 BATF3，是研究人员确定并测试的用于改善 T 细胞疗法的几个基因之一。这些靶标以及为识别、测试和操纵它们而开发的方法可以使目前使用和正在开发的任何 T 细胞癌症疗法更加有效。与其他进展相结合，该平台还可以实现该疗法的通用、现成版本，并扩展到其他疾病领域，例如自身免疫性疾病。
研究结果在线发表于 11 月 9 日的《自然遗传学》杂志上。
T 细胞疗法是一种已有十年历史的癌症治疗方法。最近的版本涉及对免疫系统的主要士兵进行重新编程，以寻找并摧毁它们可能会忽视的癌细胞。许多公司正在努力增强这项技术，主要是通过使用基因工程技术来指导 T 细胞如何识别癌细胞并使其更有效地消灭癌细胞。
目前 FDA 批准了六种针对特定白血病、淋巴瘤和多发性骨髓瘤的 T 细胞疗法。然而，尽管某些研究显示出成功的迹象，但目前他们的方法应用于实体瘤时效果并不理想。实体瘤通常会给 T 细胞带来巨大的物理障碍，需要克服，而呈现靶标的癌细胞的绝对数量和密度可能会导致“T 细胞耗竭”，使攻击者疲惫不堪，以至于无法发起攻击。抗肿瘤反应。
“在某些情况下，T 细胞疗法就像一种神奇药物，但在大多数其他情况下，它根本不起作用，”杜克大学生物医学工程约翰·W·斯特罗本杰出教授查尔斯·格斯巴赫 (Charles Gersbach) 说。“我们正在寻找通用的解决方案，通过重新编程它们的基因调控软件，而不是重写或破坏它们的遗传硬件，使这些细胞全面变得更好。这一演示是克服主要障碍的关键一步，使 T 细胞疗法对更多癌症类型的患者发挥作用。”
Gersbach 和他的实验室在过去的几年里一直在开发一种方法，该方法使用基因编辑技术 CRISPR-Cas9 的一个版本来探索和调节基因而不切割它们。相反，它会改变包装和储存 DNA 的结构，从而影响伴随基因的活性水平。
肖恩·麦卡琴 (Sean McCutcheon) 是 Gersbach 实验室的博士生，也是该研究的主要作者，他重点研究了这种“黑暗基因组”中随着 T 细胞在状态之间转换(例如功能状态与疲惫状态)而发生变化的区域。他确定了 120 个编码“主调节因子”的基因，这些基因负责许多其他基因的活性水平。使用 CRISPR 平台，他上下调节这些靶标的活性水平，以了解它们如何影响其他已知的 T 细胞功能标记。
虽然出现了一些有希望的候选基因，但其中最有希望的是一种名为 BATF3 的基因。随后，当 McCutcheon 将 BATF3 直接递送至 T 细胞时，T 细胞 DNA 的包装结构发生了数千次调整，这与效力和抗耗竭能力的增强相关。
“使用 T 细胞对抗癌症的一个已知障碍是，随着时间的推移，它们往往会‘疲劳’并失去杀死癌细胞的能力，”McCutcheon 说。“我们正在确定通过模仿在临床产品中效果良好的自然发生的细胞状态来使 T 细胞更强、更有弹性的操作。”
研究人员对 BATF3 进行了一系列测试。最有趣的结果是，他们在小鼠模型中的 T 细胞中过度表达 BATF3，这些 T 细胞被编程来攻击人类乳腺癌肿瘤。虽然标准 T 细胞疗法难以减缓肿瘤生长，但使用 BATF3 改造的完全相同剂量的 T 细胞却完全根除了肿瘤。
虽然 BATF3 的结果令 Gersbach、McCutcheon 和团队的其他成员感到兴奋，但他们更热衷于识别和调节主调节因子以提高治疗效果的方法的普遍成功，他们一直在开发这种方法。十年。他们现在可以使用任何 T 细胞来源或癌症模型，并在模拟临床环境的各种实验条件下，轻松地分析 T 细胞适应性的主调节因子。
例如，在这项研究的最后一部分，McCutcheon 筛选了带有或不带有 BATF3 的 T 细胞，同时使用 CRISPR 去除了所有其他基因表达的主调节因子——总共超过 1,600 个调节因子。这导致发现了一组全新的因子，这些因子可以单独靶向或与 BATF3 联合靶向以增强 T 细胞治疗的效力。
Gersbach 说：“这项研究深入关注了通过这些 CRISPR 筛选识别出的一个特定靶点，但现在 Sean 和团队已经启动并运行了整个发现引擎，我们可以针对不同的模型和肿瘤类型一遍又一遍地进行此操作。” 。“这项研究提出了许多应用这种方法来增强 T 细胞治疗的策略，从使用患者自身的 T 细胞到拥有针对多种癌症的通用 T 细胞库。我们希望这些技术能够普遍适用于所有策略。”
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