斯坦福华人学者开发新型RNA编辑工具来改造CAR T细胞

斯坦福大学的研究人员近日开发出一种新平台，能够利用CRISPR-Cas13d技术编辑T细胞的转录组，从而增强癌症的细胞疗法。这种名为“多重效应物向导阵列（MEGA）”的平台能编辑细胞的RNA，调节免疫细胞代谢，提高细胞靶向肿瘤的能力。

这项研究成果于2月21日发表在《Cell》杂志上。斯坦福大学生物工程系亓磊（Lei Qi）教授和医学院Crystal Mackal教授为本文的共同通讯作者。

嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法是近年来备受关注的肿瘤免疫疗法之一。在这种癌症疗法中，T细胞经过改造后表达CAR蛋白，这种受体让细胞能更好地追踪癌细胞。CAR T细胞疗法已经成功治疗了淋巴瘤和多发性骨髓瘤等血液癌症，但目前还不能很好地对抗胰腺癌和肺癌等实体瘤。

这是因为实体瘤的结构更庞大，免疫细胞无法深入其内部——细胞在摧毁肿瘤之前就已经精疲力竭。T细胞不断进化，以便快速攻击病毒，这意味着它们在抗击癌症时往往会过早地耗尽能量。第一作者、斯坦福大学的Victor Tieu表示："我们感兴趣的是如何让这些细胞变得更好，从而改善临床效果。" 

阻止T细胞耗竭

以往改进CAR T细胞疗法的研究大多采用CRISPR-Cas9来编辑细胞的DNA。然而，这种基因编辑平台存在风险，因为它会永久性地删除DNA位点，这可能会造成意想不到的后果，甚至导致T细胞本身发生癌变。

因此，斯坦福大学的研究团队另辟蹊径，探索CRISPR-Cas13d是否能实现T细胞基因表达的可逆改变，它的编辑对象是RNA而不是DNA。与Cas9不同，Cas13d可以轻松地同时靶向多个基因。在这项研究中，研究人员证明他们可以一次对人类T细胞进行10种编辑。

为了了解这种工具能否成功改善 CAR T 细胞的功能，他们鉴定出24个可能参与T细胞耗竭的基因。然后，他们在细胞培养物中测试了6400个配对基因组合，使用MEGA工具将不同的基因调低，并确定了新的基因配对，这些组合在增强抗肿瘤功能方面效果特别好。

将T细胞培养成马拉松选手

在另一项实验中，研究人员调整了T细胞中的一组代谢基因，使T细胞从短跑选手变成马拉松选手，让它们有足够的耐力来对付肿瘤。他们利用肿瘤细胞和患癌小鼠进行体外和体内分析，将这些MEGA CAR T细胞与未改造T细胞和CAR T细胞进行了比较。三周后，他们测试了肿瘤的大小以及T细胞的存活情况。

起初，MEGA细胞的抗癌活性稍显逊色。Tieu表示："最初，我觉得'这些细胞不太行'。但是，经过一段时间后，这些细胞仍在坚持不懈地对抗肿瘤细胞，而CAR T细胞和普通T细胞则累垮了。”因此，在抑制肿瘤生长和维持T细胞增殖方法，MEGA细胞的表现要好10倍。

秘密在于改变了细胞消耗糖分的方式，从快速燃烧的糖酵解过程转向了氧化磷酸化过程。亓磊称："我们能够利用这项技术来改造代谢途径中的mRNA，对T细胞的代谢过程进行调控。因此，我们能够真正维持这些T细胞的持久性，这样T细胞就能在肿瘤部位存活更长时间，也能发挥更好的作用"。

此外，还可以通过药物来调控T细胞的代谢。当一种名为甲氧苄啶的抗生素存在时，它就会开启RNA变化，抑制细胞的糖酵解代谢，使它们成为攻击肿瘤细胞的耐力运动员。当药物消失后，细胞又恢复了原来的基因表达。Crystal Mackall表示，这种基于药物的控制机制"可以为免疫疗法加上一个安全开关"。

尽管这个平台目前仍处于早期阶段，但研究人员希望它最终能够在临床环境中发挥作用。Tieu计划朝着这个目标继续开发。“如果能利用这个平台开发出实际的临床产品，那将是一件很酷的事情，”他说。“我认为CAR T细胞疗法有很大的改进潜力，这是人们以前无法做到的。”