▲研究人员利用CRISPR向导使绿色荧光蛋白（GFP）在细胞特定的位置和结构中表达。
通过非病毒载体导入DNA的方法，美国加州大学的科学家们对人类免疫细胞（T细胞）进行了基因重组，这将对基础研究、医学和工业产生重大影响。论文于7月11日的《自然》杂志上发表，研究人员利用基因编辑工具CRISPR建立了一个强大的分子“剪切和粘贴”系统来重写人类T细胞的基因组序列。研究人员说CRISPR基因编辑技术快速、通用、经济，他们希望能够在快速发展的细胞疗法领域广泛应用这种方法，加速开发新的、更安全的癌症、自体免疫疾病和罕见的遗传疾病的治疗方法。
病毒通过在细胞中注入自己的遗传物质引起感染。自1970年以来，科学家们利用病毒的这种能力，去掉病毒的传染性特征产生“病毒载体”，把外源DNA转入细胞中，用于基因治疗和细胞治疗，比如制造用于癌症免疫疗法的CAR-T细胞。用病毒载体制造的T细胞现在已经被美国食品和药物管理局批准用于对抗某些类型的白血病和淋巴瘤。但是，制造病毒载体过程繁冗且耗资巨大，临床级载体的短缺已经导致了基因疗法和细胞疗法的瓶颈。而病毒载体还会随机地将基因插入到细胞基因组中，有可能会损害现有的健康基因，或者使新引入的基因不受控制，这些缺陷可能会导致严重的副作用。
加州大学的研究人员开发的新方法不依赖于病毒载体，而是依赖于电转，利用电场暂时增加细胞膜的通透性。一定数量的T细胞、DNA和CRISPR“剪刀”混合在一起，暴露于适当的电场中，T细胞会吸收这些元素并将特定的基因序列精确地整合到基因组中CRISPR指定的位点上。经过近一年的反复试验，第一作者、加州大学的Theo Roth博士确定了T细胞数量、DNA数量和CRISPR丰度的比值，加上适当的电场，能够对T细胞的基因组进行高效、准确的编辑。
“这是一种快速、灵活的方法，可以对T细胞进行改变、增强和重编程，我们可以赋予它们摧毁癌症、识别感染、抑制过度免疫反应的特征。此外，这个方法还可以将大量的DNA转入T细胞中，赋予T细胞强大的新特性。我们已经成功地将一些遗传物质转入T细胞中，但将长链DNA转入T细胞导致了细胞死亡，可能是其细胞毒性所致。”通讯作者、加州大学旧金山分校的Alex Marson博士说。
为了证明新方法的灵活性和功效，研究人员用它修复了一种由T细胞中致病基因突变引起的罕见的遗传性自体免疫病，并制造了大量的CRISPR-工程细胞，使它们表达新的T细胞受体，攻击模型小鼠体内的人体黑色素瘤。“这种取代T细胞受体的策略可以推广到任何T细胞受体，有了这项新技术，我们可以将其剪切并粘贴到指定的位置，重写基因组的特定部位。”Marson说。
Roth说：“我们现在可以非常迅速地创建CRISPR模板，一旦有了模板，就可以把它转入T细胞中并进行扩增培养，然后进行大量的研究。”
编译：花花 审稿：西莫
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