过去的几年，基因编辑经历了快速的发展，尤其是大名鼎鼎的CRISPR，研究人员们用它修改基因序列来治疗疾病、改良农作物，甚至还把它用在快速检测诊断疾病中。
但是目前，在治疗疾病方面，大多数成功都是基于动物实验，毕竟修改基因序列不是件小事，技术和伦理都要有足够的准备。
那今天，奇点糕就来说一个好消息：首个使用CRISPR-Cas9编辑T细胞治疗癌症的I期临床试验结果在《科学》杂志上发表了[1]！
图片来自：pixabay.com
这项试验由资深的免疫治疗专家Carl H. June教授团队完成，三名无其他疗法可用的晚期癌症患者参与了试验，经过编辑的T细胞在他们体内存活了长达9个月的时间，一定程度上控制了患者的疾病进展，且没有任何严重的不良事件。
这说明，基因编辑T细胞治疗晚期癌症是可行又安全的。研究人员表示，在三名患者中，有两个事实是过去从未被证明的[2]。第一，我们可以成功地对T细胞进行精确的多次编辑，编辑后的T细胞在人体中的存活时间比以前公布过的任何试验结果都更长。第二，在观察期内，编辑后的T细胞表现出了持续的攻击肿瘤的能力。
研究人员使用CRISPR-Cas9一共敲除了T细胞的3个基因，分别是2个编码内源性T细胞受体（TCR）链的基因TCRα和TCRβ，以及编码PD-1蛋白的基因。
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我们都知道T细胞是攻击肿瘤的主力军，是癌症免疫疗法的核心。T细胞启动抗肿瘤免疫需要细胞表面的TCR复合物识别肿瘤抗原，在过继性细胞疗法中，体外改造患者T细胞的两条TCR链TCRα和TCRβ，可以让它们特异性地检测肿瘤抗原并杀死肿瘤。
但是问题在于，改造后的TCRα和TCRβ在体内可能会和原本的TCRα和TCRβ出现错配或是竞争[3,4]，这会导致TCR的表达水平降低，还可能导致自身反应性TCR，影响抗肿瘤效果，甚至威胁患者生命安全，而敲除TCRα和TCRβ基因可以避免这个问题。
敲除编码PD-1蛋白的基因的目的就更好理解了，就像患者使用PD-1等免疫检查点抑制剂一样，主要是为了避免T细胞功能障碍和耗竭的问题。
敲除这3个基因后，研究人员又使用慢病毒载体对患者的T细胞进行第四次基因修饰，插入肿瘤特异性合成T细胞受体，靶向NY-ESO-1抗原。至此，对T细胞的改造就完成了，研究人员会将它们重新输回患者体内。
T细胞改造示意图
研究最开始招募到了6名患者，其中4人的T细胞成功完成了改造，但是最后只有3人的身体状况允许进行T细胞回输。这3人中，有2人患有难治性晚期骨髓瘤，1人患有难治性转移性肉瘤。在T细胞回输前的第5天至第3天，研究人员给他们进行了环磷酰胺和氟达拉滨化疗。
对基因编辑结果的检测显示，大多数（93.5-100%）的剪切都达到了目的，只有少部分脱靶，这些脱靶的剪切导致了一些DNA的缺失和重排。在所有脱靶中，有7例不必要的编辑出现在了CLIC2基因中，不过研究人员的评估表明，这不会对患者构成威胁，因为这个基因无论如何在T细胞中都是不活跃的。
在化疗完成后，研究人员将改造好的T细胞输回了3名患者体内，他们观察到，每一名患者的T细胞都成功到达了肿瘤位置。
患者们对T细胞的输注耐受性也都很好，没有产生严重的不良事件，也没有出现细胞因子释放综合征（一种和免疫治疗有关管的全身性炎症反应，可能危及患者生命）。在输注后的3-9月内，T细胞的持久性都很稳定，每微升血液中有5-50个不等的T细胞，模型估算的T细胞平均衰变半衰期为83.9天。
另外，研究人员在给患者输注的T细胞中发现了染色体异位，不过，异位的频率随着时间而降低。
通过单细胞RNA测序，研究人员分析了改造的T细胞在患者体内发生的变化。他们发现，有30%的T细胞的3个靶序列均没有发生突变，40%发生了1个突变，10-20%发生了双突变和三突变。
在输注后的第10天到4个月之间，T细胞的序列一直比较稳定，4个月之后，约有40%的外周血液中的T细胞可以检测到任一靶基因处发生了突变。
在治疗安全性得到保证的同时，患者们也有一些临床表现方面的改善，其中2人疾病稳定，另外1人出现了混合性反应，他的腹部肿块在4个月里持续缩小，在第4个月时仅有原来的50%左右，但其他病变同时发生了进展。
患者的肿瘤缩小情况（红色为肿瘤区域）
截至2019年12月，3名患者都发生了进展，其中1人因进行性骨髓瘤已经死亡。
研究人员表示，尽管初步的临床试验表明了这项技术的安全性，但还需要更多的患者和更长的观察期才能更全面的评估。另外，这次的试验中制造工程化T细胞的技术是2016年开发的，目前该技术已经有了进步，能进一步提高编辑效率，降低脱靶概率。
毫无疑问，这是CRISPR基因编辑和细胞疗法的临床应用的重要一步，相信未来还会有其他基于基因编辑的疗法被证明是安全有效的，到那时，更多的研究精力会被集中到细胞的生产和管理，以及成本问题上，让越来越多的患者能够受益于基因编辑[5]。
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参考资料：
[1]https://science.sciencemag.org/content/early/2020/02/05/science.aba7365
[2]https://www.genengnews.com/insights/june-lab-delivers-crispr-safety-message-in-cancer-clinical-trial/
[3] Bendle G M, Linnemann C, Hooijkaas A I, et al. Lethal graft-versus-host disease in mouse models of T cell receptor gene therapy[J]. Nature Medicine, 2010, 16(5): 565-570.
[4] Schober K, Muller T R, Gokmen F, et al. Orthotopic replacement of T-cell receptor α- and β-chains with preservation of near-physiological T-cell function[J]. Nature Biomedical Engineering, 2019, 3(12): 974-984.
[5]https://science.sciencemag.org/content/early/2020/02/06/science.aba9844
本文作者 | 应雨妍
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