Sử dụng một công cụ mới để chỉnh sửa bộ gen, được gọi là CRISPR, các nhà nghiên cứu đã biến đổi gen tế bào miễn dịch và cải thiện khả năng tiêu diệt tế bào ung thư ở chuột của những tế bào này.

Các tế bào đã được sửa đổi để biểu hiện protein trên bề mặt của chúng được gọi là thụ thể kháng nguyên khảm (CAR), cho phép các tế bào nhận biết và tấn công các tế bào ung thư biểu hiện kháng nguyên tương ứng.

Trong các thí nghiệm với chuột, các tế bào miễn dịch đã được thiết kế để biểu hiện CAR bằng CRISPR có hiệu quả hơn trong việc tiêu diệt tế bào khối u so với các tế bào miễn dịch được thiết kế bằng phương pháp thông thường, các nhà nghiên cứu đã báo cáo trên tạp chí Nature vào ngày 22 tháng 2.

Loại liệu pháp miễn dịch được đánh giá trong nghiên cứu là liệu pháp tế bào T CAR, một hình thức chuyển giao tế bào nuôi dưỡng. Với phương pháp điều trị này, các tế bào T của chính bệnh nhân, một loại tế bào miễn dịch, được thu thập từ máu, được biến đổi gen để giúp chúng tấn công các tế bào khối u tốt hơn, được nhân rộng trong phòng thí nghiệm và cuối cùng được đưa trở lại bệnh nhân.

Để khám phá các cách tăng cường hiệu quả của các liệu pháp tế bào T CAR, Michel Sadelain, MD, Ph.D., thuộc Trung tâm Ung thư Memorial Sloan Kettering, và các đồng nghiệp của ông đã chuyển sang một kỹ thuật gọi là CRISPR, cho phép các nhà nghiên cứu chỉnh sửa bộ gen với tốc độ nhanh hơn. và chính xác hơn so với các phương pháp khác.

Tạo ra nhiều tế bào T mạnh hơn

Các phương pháp thông thường để kỹ thuật tế bào T biểu hiện CAR, chẳng hạn như sử dụng retrovirus để chuyển gen, dẫn đến việc gen được chèn vào các vị trí ngẫu nhiên trong bộ gen.

Tuy nhiên, với những cách tiếp cận này, có khả năng gen CAR có thể tự chèn vào theo cách làm gián đoạn hoạt động bình thường của bộ gen, gây ra những hậu quả không lường trước được, các tác giả nghiên cứu lưu ý.

Ngược lại, hệ thống CRISPR/Cas9 cho phép sắp xếp cụ thể các gen. Tiến sĩ Sadelain và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng CRISPR để đưa gen CAR đến một vị trí chính xác trong bộ gen của tế bào T: gen chuỗi alpha thụ thể tế bào T ( TRAC ).

Vùng TRAC của bộ gen bao gồm gen cho thụ thể tế bào T, giúp tế bào miễn dịch phát hiện các phân tử lạ. Hệ thống CRISPR chỉnh sửa một phần gen TRAC trong tế bào T, cho phép gen CAR chèn vào đó.

Khi các nhà nghiên cứu thử nghiệm hai loại tế bào CAR T trên mô hình chuột mắc bệnh bạch cầu, những tế bào mà gen CAR đã được chèn vào locus TRAC thông qua CRISPR có hiệu quả hơn trong việc tiêu diệt các tế bào khối u so với những tế bào được chèn ngẫu nhiên bằng retrovirus. .

Các thí nghiệm cho thấy rằng các phản ứng chống khối u được cải thiện của các tế bào được thiết kế bằng CRISPR, một phần, là kết quả của “biểu hiện CAR được điều chỉnh cao” trong các tế bào T này, Tiến sĩ Sadelain lưu ý.

Vượt qua “kiệt sức”

Ngoài ra, các tế bào CAR T được tạo ra bằng CRISPR ít có khả năng ngừng nhận biết và tấn công các tế bào khối u sau một thời điểm nhất định, một hiện tượng mà các nhà nghiên cứu gọi là “sự cạn kiệt”.

Tiến sĩ Sadelain giải thích: “Chúng tôi nhận thấy rằng mức độ biểu hiện CAR [trên tế bào T] và phản ứng động của CAR sau khi nhận ra các kháng nguyên là rất quan trọng trong việc xác định liệu sự kiệt quệ có xảy ra nhanh chóng hay không”. “Việc thể hiện CAR từ locus TRAC làm giảm đáng kể tình trạng kiệt sức, dẫn đến khả năng loại bỏ khối u vượt trội.”

Dựa trên ba phương pháp đo mức độ cạn kiệt, ít hơn 2% tế bào T do CRISPR tạo ra có dấu hiệu cạn kiệt, so với một nửa số tế bào CAR T được thiết kế thông thường.

“Báo cáo này mô tả việc sử dụng công nghệ CRISPR/Cas9 để chèn gen CAR vào một vị trí cụ thể trong bộ gen là một bước tiến quan trọng đối với lĩnh vực CAR,” James N. Kochenderfer, MD, người phát triển và thử nghiệm các liệu pháp tế bào T cho biết. Trung tâm Nghiên cứu Ung thư (CCR) của NCI và không tham gia vào nghiên cứu.

Tiến sĩ Kochenderfer tiếp tục: “Phát hiện rằng vị trí chèn gen CAR có thể ảnh hưởng đến chức năng của tế bào T đặc biệt hấp dẫn. “Các công nghệ chỉnh sửa gen mới có thể sẽ dẫn đến sự cải thiện nhanh chóng trong các liệu pháp miễn dịch tế bào T nhắm mục tiêu kháng nguyên đối với bệnh ung thư.”

nhìn về phía trước

Trong một bài xã luận đi kèm, Marcela V. Maus, MD, Ph.D., của Trường Y Harvard đã xác định ba cải tiến quan trọng mà CRISPR có thể mang lại cho các liệu pháp dựa trên tế bào T, một là phản ứng khối u hiệu quả hơn.

Thứ hai, bản chất nhắm mục tiêu của việc tích hợp CAR qua trung gian CRISPR vào bộ gen có thể “được chứng minh là an toàn hơn so với tích hợp ngẫu nhiên, vốn tiềm ẩn nguy cơ tạo ra đột biến có hại,” Tiến sĩ Maus viết.

Cuối cùng, phương pháp này có thể “cho phép tạo ra các tế bào CAR T có sẵn mà không cần phải lấy từ các tế bào T của chính bệnh nhân,” cô tiếp tục. “Điều này sẽ cho phép sản xuất các tế bào CAR T dễ dàng hơn và rẻ hơn.”

Tại Memorial Sloan Kettering, nhóm của Tiến sĩ Sadelain đã sửa đổi các kỹ thuật sản xuất của mình để chuẩn bị cho thử nghiệm lâm sàng trong tương lai. Các nhà nghiên cứu tin rằng phát hiện của họ có thể có ý nghĩa đối với nghiên cứu về các bệnh khác ngoài ung thư.

Tiến sĩ Sadelain cho biết: “Sinh học của CAR vẫn còn nhiều bí mật và điều bất ngờ cần được tiết lộ, đồng thời cho biết thêm: “Nghiên cứu về CAR sẽ dẫn đến các liệu pháp hiệu quả hơn và an toàn hơn cho một số bệnh”.