Nature子刊：利用免疫正交直向同源物有望提高CRISPR-Cas9基因組編輯效率_轉化醫學

Nature子刊：利用免疫正交直向同源物有望提高CRISPR-Cas9基因組編輯效率

轉化醫學2019-09-08 02:44:27

近年來，進入臨床試驗的蛋白治療劑的數量急劇增加。這類治療劑的一個重要限制是它們可能是宿主適應性免疫系統的靶標。業已存在的免疫力和治療誘導的免疫應答都能夠潛在地降低治療效果。

鑑於CRISPR-Cas9的功效和高通量能力，它引發了基因組編輯領域的變革。一項利用CRISPR-Cas9介導的基因組編輯的臨床試驗於今年年初開始，並且還將有更多的臨床試驗。然而，人們仍然關注Cas9蛋白在人體中的潛在免疫原性，特別是腺相關病毒（AAV）載體介導的Cas9遞送在體內的應用。最近，幾個獨立的研究團隊報道了人體對Cas9蛋白的免疫力早已存在。幸運的是，科學家們在自然界中發現了來自不同細菌物種的幾種Cas9變體（Cas9的直向同源物）。

圖片來自Nature Biomedical Engineering, 2019, doi:10.1038/s41551-019-0431-2。

考慮到這些因素，Moreno及其同事們在一項新的研究中，通過預測Cas9變體和AAV各自的氨基酸序列對主要組織相容性複合物I型（MHCI）和II型（MHCII）的結合能力來分析它們的免疫正交性（immune-orthogonality）。通過使用Cas9和AAV的免疫正交直向同源物（immune-orthogonal ortholog），它們在預先接受Cas9蛋白免疫的動物中實現了高效的基因組編輯。有趣的是，預先免疫僅導致編輯效率的部分降低，這表明抗Cas9適應性免疫應答在體內的影響是有限的。

然而，這項研究的一個重要限制是使用與人類相比具有有限MHC譜系的近交小鼠。這些研究人員承認，鑑於不同AAV衣殼之間的高度保守性和人群中眾多MHC免疫基因的存在，使用免疫正交直向同源物可能是降低人類抗衣殼免疫原性的一個較差的解決方案。Cas9在體內的使用可能存在類似的限制。然而，細菌中Cas9的進化具有較長的歷史，並且每個月從不同的細菌菌株中分離出新的Cas9變體。降低對Cas9產生適應性免疫應答的風險的另一種可能的解決方案是通過mRNA或蛋白遞送實現Cas9核酸酶的瞬時表達。

自然界中存在的Cas9蛋白的免疫正交性似乎提供了一種解決方案來潛在地降低預先存在的和治療後產生的免疫應答對基因組編輯功效的影響。如果在具有更大MHC譜的動物模型中得到證實，那麼這種方法可以允許利用基因組編輯對體細胞進行修飾和在體內校正人類的基因突變。

參考資料：

1.Ana M. Moreno et al. Immune-orthogonal orthologues of AAV capsids and of Cas9 circumvent the immune response to the administration of gene therapy. Nature Biomedical Engineering, 2019, doi:10.1038/s41551-019-0431-2.

2.Giuseppe Ronzitti. Immune-orthogonal orthologs: The solution for genome editing?. Science Translational Medicine, 2019, doi:10.1126/scitranslmed.aay7701.

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