科学家使用CRISPR激活方法揭示的“罗塞塔石碑”免疫细胞的功能

CRISPR基因组编辑一直是一个强大的工具来删除或改变DNA序列和学习产生的影响。现在,研究人员在格莱斯顿学院和加州大学旧金山分校选择CRISPR-Cas9系统比编辑他们强行说是基因激活人体免疫细胞。的方法,称为CRISPRa,让他们发现基因在免疫细胞生物学中发挥作用比以前更加全面和快速。

“这是一个激动人心的突破,将加速免疫治疗的研究,”亚历克斯·马森说,医学博士,主任Gladstone-UCSF基因组研究所免疫学和新研究的资深作者。“这些实验CRISPRa创建一个罗塞塔石碑了解哪些基因是重要的对于每一个功能免疫细胞。反过来,这将给我们提供新的见解如何改变基因免疫细胞,这样他们就可以成为治疗癌症和自身免疫性疾病。”

这项研究发表在《华尔街日报》科学,是第一个成功地在大规模使用CRISPRa在人类细胞,主要是细胞直接从一个人孤立。

科学家们在不同的细胞基因组中每个基因激活,使他们能够在并行测试几乎20000个基因。这允许他们快速学习规则提供最有力的杠杆基因来重新编码细胞功能的方式最终会导致更强大的免疫疗法。

一种新的CRISPR

CRISPR-Cas9的基因编辑系统通常依赖于Cas9蛋白质,通常被称为“分子剪刀,剪沿着基因组DNA在所需的地方。

近年来,马森和他的同事们用CRISPR的有针对性的剪刀有选择地删除(或“敲出”)从各种类型的基因人类免疫细胞,包括调节性T细胞和单核细胞。结果已经开始说明免疫细胞可以设计更有效对抗感染,炎症或癌症。但他的团队知道他们仍然失踪的故事的一部分。

是伟大的“敲门基因的基本知识了解免疫细胞功能,但只能方法可以确定一些关键基因小姐,”扎卡里·斯坦哈特说,博士,博士后学者在马森实验室和co-first新论文的作者。

特别是,敲出一个基因并不告诉你将会发生什么如果你不是基因更活跃。

所以研究人员转向CRISPRa,简称CRISPR激活。在CRISPRa Cas9蛋白质不再改变,以便它可以切断DNA。相反,科学家可以附加一个activator-a分子”“切换到Cas9,所以当它绑定到一个基因,它激活它。或者,他们可以将一个repressor-an“关闭”切换到Cas9关闭基因,实现结果类似于一个典型的基因敲除的方法(称为CRISPRi CRISPR干扰)。

映射T细胞基因

T细胞(一种白细胞,是一个关键的调节人体的免疫力;他们不仅目标入侵的病原体,也直接其他免疫细胞增加或减少其对入侵者的反应或癌细胞。这消息传递是通过信号分子被称为细胞因子的生产。不同类型的T细胞产生细胞因子的不同体验,和不同的细胞因子或细胞因子鸡尾酒有不同的对免疫反应的影响。

马森说,控制T细胞细胞因子,将提供新的机会重塑整个免疫反应在各种不同疾病的环境。但是研究人员一个不完整的了解哪些基因控制的细胞因子。

在新的工作中,马森,斯坦哈特,co-first作家拉尔夫·施密特,医学博士,曾与他们的同事适应CRISPRa CRISPRi工作效率高的初级T cells-something从未完成。

“这在交付CRISPRa提高效率或CRISPRi机械进入细胞是至关重要的,使全基因组实验和加速发现,“马森说。

然后,研究小组使用这些方法来激活或灭活近20000个基因在人类T细胞分离直接从多个健康志愿者。筛选得到的细胞细胞因子的变化生产上数百个基因作为关键细胞因子监管机构,包括一些从未在淘汰赛中确认屏幕。

“我们展示了这种技术的精度和可伸缩性在人类T细胞,”施密特说。“我们很快就学会了哪些基因可以打开拨号规则某些细胞因子的水平。”

更好的T细胞疗法

治疗一些癌症类型,临床医生越来越多地使用CAR-T细胞疗法,从病人的T细胞的身体,工程在实验室针对癌症细胞,然后被重新。促进T细胞的能力对抗癌症细胞因子改变他们的生产,为立国使CAR-T细胞疗法更加强大。

“我们的新数据给我们这对T细胞非常丰富的指导手册,”马森说。“现在我们有一个基本的分子语言我们可以使用工程师T细胞非常精确的属性。”

马森的实验室正在研究单个基因的发现在他们的屏幕,以及工作进一步利用CRISPRa CRISPRi去发现基因在人类免疫控制其他重要特征细胞。

”与Gladstone-UCSF基因免疫学研究所的合作,创新的基因组学研究所,加州大学旧金山分校生活治疗计划,我们的团队现在希望使用我们的新说明书创建合成基因程序可以CRISPR-engineered为下一代细胞免疫疗法治疗提供广泛的疾病,”马森说。

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