細胞および遺伝子治療のためのツール

新しく発表された研究では、古典的な問題に対処するための新しい手法が提供されています。

最新の細胞ベースの遺伝子治療やがん治療のいくつかも同様の欠点を抱えています。 1 つ目は、細胞操作が体外で行われることです。これは、治療を血流に再導入する前に、専門の研究室で細胞を抽出、精製、変更する必要がある長いプロセスです。 ドナー由来の同種異系療法の 2 番目のリスクは組織拒絶反応です。 これは、体が新しい細胞を異物として扱うときに起こります。 紙 Nature Biotechnology に掲載されました は、この問題に対するますます多くの解決策の 1 つを提供します。それは、人の体内の遺伝子を直接改変することです。 目標は、遺伝子編集ツールや合成遺伝子を細胞に直接送り込み、外部からの取り扱いを不要にすることです。

新しいターゲットを絞った配信システム

カリフォルニア大学バークレー校の研究者らは、その研究において、標的能力を向上させるために遺伝子送達方法を変更した。 著者らは、さまざまな細胞実験を通じて車両設計を最適化します。 彼らは、自社の送達システムが肝臓へのオフターゲット遺伝子編集を最小限に抑えていることを発見しました。これは、肝臓に対する共通の懸念です。 生きている ベクトル。

彼らのプラットフォームは、遺伝子治療の業界の定番である、完全に除去された非病原性 HIV ウイルスに依存しています。 この研究は、事前に組み立てられた Cas9 タンパク質をレトロウイルスの構造に融合することにより、古典的なデザインから逸脱しています。 以前のテスト これらの CRISPR/Cas9 タンパク質は、そのまま結合された場合でも完全に機能することを示しています。

このアップグレードされたシェルはターゲットを見つける必要があります。 研究チームは、細胞に感染するウイルスの自然な能力に依存するのではなく、ウイルス表面にいくつかの異なるモノクローナル抗体を埋め込むことでウイルスを改変した。 抗体はウイルス粒子を特定の種類の血球上にある構造に誘導するため、ビヒクルの精度が向上します。

次に、ウイルスが標的細胞に侵入する必要があります。 研究チームは、VSVGmut と呼ばれる独自の糖タンパク質を使用してこの偉業を達成しました。 混じりけのない元のウイルスタンパク質は、人間ではめったに見られない水疱性口内炎を引き起こします。 変異型は同じ刺激には反応しませんが、ウイルスがヒトの細胞に拡散する能力を保持しています。 これは、標的細胞がエンドサイトーシスを通じてベクターを取り込むと、遺伝子パッケージが細胞の細胞質に排出されて発現できるようになるまで、変異タンパク質が遺伝子パッケージを分解から守ることを意味します。

チームは最終製品を封筒付き配送手段または EDV と呼んでいます。 ウイルス様粒子は、人工遺伝子、CRISPR ベースの構築物、またはその両方をプログラムされた標的に運ぶことができます。

作成 ライブ マウスのCAR T細胞

この技術の実際的な影響を視覚化するために、チームは生きた動物における車両の性能を評価しました。 成功すれば、ビヒクルは体内の正常な白血球を過充電されたCAR T細胞に変換するはずです。

このプロセスは、伝統的に遺伝子組み換えのために人の免疫 T 細胞を研究室に抽出する新しいがん治療法である CAR T 療法を模倣しています。 従来の方法では、がん性血液細胞を一掃するために、細胞を活性化し、合成受容体を取り付け、増殖させて免疫抑制患者に戻す必要がありました。 封筒に包まれた送達媒体を使用して体内でCAR T細胞を作成できれば、この高価で時間のかかるプロセスを完全に回避できる可能性がある。

これをテストするために、著者らはプラットフォームをレンチウイルスベクターと比較しました。 エンベロープベクターとレンチウイルスベクターは、T 細胞を標的とするために、CD3、CD4、および CD28 を標的とする抗体フラグメントを表面に表示しました。 具体的には、これらの要素は、T 細胞の活性化と増殖とともにベクター細胞の侵入を改善します。

各ビヒクルには蛍光 CD19 CAR 導入遺伝子が含まれていました。 両方のベクターの導入遺伝子は、標的細胞のゲノムに半ランダムに組み込まれます。 エンベロープに包まれた送達媒体には、T 細胞受容体アルファ定数 (TRAC) 遺伝子を破壊する追加の Cas9 複合体が含まれており、理想的には免疫系が修飾された T 細胞を受け入れるよう促すはずです。

ヒト化免疫系を有する免疫不全マウスには、エンベロープ媒体、レンチウイルスベクター、または対照として生理食塩水のいずれかの全身注入が行われた。 研究チームは10日後にマウス細胞を分析し、キメラ抗原受容体と永続的なゲノム変化の兆候を探した。

遺伝子編集の証拠

レンチウイルスおよびエンベロープ送達ベクターは、一定割合の T 細胞を CAR 保有 T 細胞に形質転換することに成功しました。 エンベロープ送達ベクターよりもレンチウイルスベクターからより多くのCAR T細胞が産生された。 両方の治療コホートのマウスは体重が減らず、肝細胞にも検出されなかったことから、注入が十分に耐えられたことが示唆されました。 しかし、エンベロープで処理したマウスのみが、CAR+ T 細胞内で修飾された対立遺伝子を示し、これは陽性の兆候です。 生きている ゲノム編集。 予想通り、対照マウスにはCAR T細胞が見つかりませんでした。

CAR 形質導入 T 細胞は、設計どおりに CD19+ B 細胞を殺すことができます。 CD19+ B細胞はレンチウイルス処置マウスでは一掃されており、この結果はおそらく最初のin vivo形質導入中に生成されるCAR T細胞の数がより多いことに起因すると考えられます。 独自の送達媒体で処理されたマウスは、さまざまなレベルのCD19+ B細胞を示し、エンベローププラットフォームによって形質導入されたCAR T細胞がある程度死滅できることを示唆しています。

将来への影響

この論文で紹介されている技術は、細胞および遺伝子治療にとって重要な一歩を踏み出します。 この粒子状ビヒクルは、顕著な適応性、遺伝子編集の精度、および最小限の肝臓毒性を示します。 将来の研究手段としては、ベクターターゲティングを改善するために他の細胞標的を探索したり、半ランダムな組み込みを宿主ゲノムへの導入遺伝子のより正確な組み込みに移行させる新しい方法を研究したりする可能性がある。

重要なのは、この作品が開発中の一連の作品に加わることです。 生きている 新型コロナウイルス感染症のパンデミック中に普及した非エンベロープウイルスベクター、リポソーム、脂質ナノ粒子技術など、遺伝子治療の状況を変えることを目的としたデリバリーの進歩。 研究室の外部ではなく内部で細胞を操作することで、労働集約的な生産が合理化され、より手頃な価格の細胞ベースの治療の時代が到来するはずです。 また、組織拒絶反応や免疫抑制化学療法に関連するリスクも軽減できる可能性があります。これらの療法は、多くの人が準備のために受けなければならない標準的ではあるものの危険な処置です。 エクスビボ 細胞注入。