一種使用CRISPR生產(chǎn)大量細(xì)胞用于治療的新方法。圖片來(lái)源：格萊斯頓研究所

據(jù)《自然·生物技術(shù)》雜志日前發(fā)表的論文，CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)的新改進(jìn)，使設(shè)計(jì)用于治療的大量細(xì)胞變得更加容易。美國(guó)格萊斯頓研究所和加州大學(xué)舊金山分校開(kāi)發(fā)的新方法，能以非常高的效率將特別長(zhǎng)的DNA序列引入細(xì)胞基因組中精確位置，而無(wú)需傳統(tǒng)的病毒遞送系統(tǒng)。該成果是向下一代安全有效的細(xì)胞療法邁出的一大步。

格萊斯頓研究所最新證明，新方法可在一次運(yùn)行中設(shè)計(jì)超過(guò)10億個(gè)細(xì)胞，這遠(yuǎn)高于治療個(gè)體患者所需的細(xì)胞數(shù)量。

此前人們已知DNA可單鏈或雙鏈存在，Cas9附著在雙鏈DNA上。研究發(fā)現(xiàn)，高水平的雙鏈DNA模板會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性，因此該方法只能用于少量模板DNA，導(dǎo)致效率低下。

但即使在相對(duì)較高的濃度下，單鏈DNA對(duì)細(xì)胞的毒性也較小。鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種將修飾的Cas9酶連接到單鏈模板DNA的方法，即在末端添加一小段雙鏈DNA突出端。

與舊的雙鏈方法相比，單鏈模板DNA可將基因編輯效率提高一倍以上。分子的雙鏈末端讓研究人員可使用Cas9來(lái)增強(qiáng)非病毒載體向細(xì)胞的傳遞。

現(xiàn)在，研究人員可以使用新的DNA模板生成超過(guò)10億個(gè)針對(duì)多發(fā)性骨髓瘤的CAR-T細(xì)胞。CAR-T細(xì)胞是經(jīng)過(guò)基因改造的免疫T細(xì)胞，可有效對(duì)抗特定細(xì)胞或癌癥。使用新的單鏈Cas9定向模板，大約一半的T細(xì)胞獲得了新基因，并因此轉(zhuǎn)化為CAR-T細(xì)胞。

此外研究還表明，新方法首次可完全替換與罕見(jiàn)遺傳免疫疾病相關(guān)的兩個(gè)基因——IL2RA和CTLA4基因。這種“一刀切”的方法可治療這些基因中具有不同突變的許多患者，而不必為每個(gè)患者的突變生成個(gè)性化模板。用這種基因工程方法處理的細(xì)胞中，有近90%獲得了健康版本的基因。

總編輯圈點(diǎn)

工欲善其事，必先利其器。基因編輯系統(tǒng)作為生命科學(xué)領(lǐng)域的重要研究工具，一直在不斷進(jìn)化升級(jí)。早些年，鋅指酶是比較流行的基因編輯工具。如今在生命科學(xué)界提起基因編輯，幾乎無(wú)人不知CRISPR系統(tǒng)的大名。憑借其便捷易用的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)CRISPR系統(tǒng)在遺傳疾病治療、藥物研發(fā)、種子培育等多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域促成了眾多以往不敢想象的研究成果。與此同時(shí)，針對(duì)CRISPR系統(tǒng)自身進(jìn)行改進(jìn)的研究也捷報(bào)頻傳。得益于此，科學(xué)家手中的基因編輯“剪刀”正變得更加精準(zhǔn)、高效、強(qiáng)大。