將CRISPR基因組編輯與免疫療法結合起來用於治療癌症

圖片來自Cancer Research UK。不過在猜測當中，一個醫學領域已快速地選擇這種技術，並且如今正在早期的臨床試驗中開展當中。當我們更加密切地研究CRISPR時，我們探究了它在癌症免疫治療開發中的潛力。免疫療法能夠具有多種形式。一些實驗性方法利用病毒殺死癌細胞，並且提醒免疫系統攻擊它們。其他的方法涉及讓病人服用激活免疫細胞的藥物來靶向攻擊癌症。一些免疫療法使用經過特定改造的免疫細胞，這些免疫細胞當注入到病人體內時有潛力尋找和殺死癌細胞。免疫治療藥物的目標在於提醒免疫系統靶向癌症，這樣它就有能力識別和抵抗這種疾病。在每種情形下，科學家們需要能夠理解和微調複雜的人免疫系統。一些人正尋求CRISPR的幫助。英國倫敦大學學院血液科臨床高級講師Martin Pule博士說，CRISPR等基因組編輯技術快速地成為像他一樣的研究人員的工具箱的一部分。他說，「在過去，關於將新的基因導入細胞中的很多技術問題已解決了，但是我們並沒有一種高效地和準確地破壞現存的基因的簡單方法。新的基因組編輯技術已改變了這一切。」通過採用CRISPR，科學家們能夠調整病毒或者人體自己的免疫細胞中的基因，因而讓它們作出不同的表現。研究人員在採用類似的技術之前，已能夠做到這一點，但是關於CRISPR的令人激動人心之處在於這能夠比之前更加快速地、廉價地和準確地做到這一點。從實驗室到病人在此之前，基因組編輯技術已被用於病人體內來治療癌症和其他的疾病。2015年，一條新聞披露[5]之後，人們感到激動人心[6]。這條新聞報道了一名1歲的急性淋巴細胞白血病（ALL）女孩患者在接受所有其他的療法都失敗之後，接受了一種類似的被稱作TALEN的編輯技術的治療。她接受了來自供者的抵抗癌症的T細胞移植，在接受移植之前，這些T細胞已在實驗室接受改造而具有兩種新的特徵。在正常情形下，這些捐獻的T細胞將它們的新環境視為外來的，並且攻擊病人的健康細胞，但是控制這個過程的基因被關閉了。這些T細胞也容易遭受這名女孩服用的抗癌藥物的攻擊，因此對它們進行修飾而能夠保護它們。她對這種治療反應良好，而且另一名嬰兒也接受了類似的治療[7]。在跟隨TALEN的腳步之後，CRISPR也已從實驗室邁向臨床試驗。去年年底，一個中國團隊首次在人體中使用經過CRISPR編輯的T細胞。這個團隊從一名侵襲性肺癌病人體內獲取免疫細胞，在實驗室對它們進行基因編輯。這種編輯讓一種允許腫瘤抑制這些免疫細胞的基因失活，從而讓它們能夠攻擊癌細胞。通過關閉這種表達這些免疫細胞表面上的PD-1分子的基因，人體免疫系統的所有潛力都被釋放出來，從而有助它清除腫瘤。靶向PD-1的藥物屬於大受讚揚的免疫治療藥物，這些免疫治療藥物已在治療晚期黑色素瘤和肺癌當中表現出希望。因此，有極大希望的是，CRISPR可能也讓免疫療法向前更邁出一步。10名病人將參與這項早期的中國臨床試驗，而且它將研究這種療法是否是安全的，而不是測試它的療效。這個中國團隊也希望開始開展利用CRISPR治療膀胱癌[9]、前列腺癌和腎癌的臨床試驗。快速啟動CAR-T細胞療法一種聰明的免疫療法將免疫系統中兩種具有不同功能的組分結合在一起。嵌合抗原受體（Chimeric antigen receptor, CAR）T細胞（CAR-T細胞）是將能夠靶向腫瘤細胞表面上的一種特定靶標的抗體分子混合物融合到T細胞中，從而使得它們能夠向癌細胞發出致命的一擊。我們之前針對這些基因改造的T細胞如何發揮功能寫過博客[12]，而且2011年的小型臨床試驗已讓人激動人心。但是最新的進展之一是利用CRISPR而不是利用早前的基因組編輯技術（如TALEN）可能進一步增強這些CAR-T細胞的功能。這些早期的基因組編輯技術並不那麼精確，而且能夠導致基因在細胞DNA的隨機位點上錯誤地插入。所產生的連鎖效應是這些經過編輯的T細胞可能不那麼有效或者可能引入意想不到的副作用。不過，美國的一個研究團隊已發現CRISPR會改進將經過修飾的基因插入到T細胞中的精準度。他們的研究已提示著這些T細胞隨後更加強效地抵抗小鼠所患的白血病[13]，從而使得它們更具活力。他們如今正希望在人體內測試這些發現。領導這項研究的美國斯隆凱特林癌症紀念中心研究員Michel Sadelain博士說，「癌細胞無止境地試圖躲避治療，因此我們需要能夠匹配它們並且比它們活得更久的CAR-T細胞。」諸如此類的發現有望讓這些經過改造的T細胞療法在未來表現得更好和更加溫和，不過它們迄今為止仍不是這個領域的最高目標。Pule說，「對一種被稱作B-ALL的白血病而言，幾乎100%的兒童患者在接受這些經過改造的T細胞治療後作出反應，而在此之前，他們在接受所有的標準療法治療後都已失敗了。」這提示著在一些情形下，哪些人可能對這種CAR-T細胞療法作出反應，可能是沒有上限的。但是在其他的癌症中實現這一點將需要進行進一步的微調。在其他的疾病（如另一種被稱作DLBCL的血癌）中，它的反應率大約是60%。Pule補充道，「這反映著一種較好的CAR-T細胞是很難產生的，或者腫瘤內的一些因子讓這些T細胞變得不那麼有效。」迄今為止，CAR-T細胞僅在治療血癌（而不是實體瘤）上取得重大進展。鑒於CRISPR允許科學家們開展大量的小規模調整，在這個快速發展的領域，研究人員正試圖發現治療實體瘤的方法。「如今，大量的人正在詢問為何DLBCL和B-ALL之間存在這種反應率差異。我們能夠對CAR-T細胞中的基因進行編輯或者導入額外基因來增加這種反應率嗎？」一種原因可能是實體瘤生活在一種惡劣的環境中，這會阻止這些經過改造的T細胞攻擊癌細胞的能力。解決這一點的一種方法是剔除T細胞表面上的協調來自這種微環境的這些阻止信息的分子。Pule說，「這種策略看起來就像是它可能是非常有療效的，而且可能增加對這種療法作出反應的病人數量。」免疫療法的另一面

自從CRISPR橫空出世以來，一些已開展的研究提出的問題也比提供的答案還要多。免疫系統是一種強大而又複雜的系統，我們迄今為止並未理解如何控制它。並不是所有的免疫療法都與希望中的那樣取得成功。除了不同的反應率之外，它們也能夠導致嚴重的副反應，在罕見的情形下，還會導致死亡[14]。近期已報道膀胱癌病人在接受免疫療法治療後會導致他們的腫瘤發生萎縮，不過這已在研究人員之間產生一些爭論。它的副作用包括高燒或者器官損傷，已在臨床試驗中得到很好的記載。在美國，在ALL病人接受一種實驗性CAR-T細胞療法治療之後，共有5人死亡[15]。這種臨床試驗在3人死後暫停了，隨後在另外2人死亡後停止了。儘管這是非常罕見的，但是很明顯的是，除了讓免疫療法在更多的人當中更加有效之外，研究人員也需要研究它們如何能夠降低副作用。在過去，類似的問題已在諸如聯合化療之類的治療方法未優化前的早期觀察到。Pule指出科學家們如何利用基因組編輯增加安全性。比如，在很多情形下，對病人自己的T細胞進行改造是不可能的，因此需要來自供者的T細胞。但是這會提出一些挑戰。Pule說，「這些供者T細胞可能攻擊受者，從而導致移植物抗宿主病[16]。」在移植物抗宿主病中，這些供者T細胞將它們的新環境視為外來的，並且對它進行攻擊。「如果我們利用基因編輯技術移除供者T細胞中的一種特定的分子，那麼我們能夠降低這種疾病發生的風險。」下一步是什麼？像很多新技術那樣，CRISPR在一些地區廣受宣傳[17]。如今，一種更加謹慎的現實主義正在降臨[18]。很明顯的是，CRISPR為免疫療法打開大門，讓研究人員比之前更容易地取得進一步的進展。但是，隨著人們更好地理解這種技術，它的限制和挑戰也成為關注的焦點。相關新聞參照：1.Breakthrough of the Year: CRISPR makes the cutScience, doi:10.1126/science.350.6267.14562.Gene-editing therapy could CURE cancer and all inherited diseases 『in the next 20 years,』 leading doc claims3.China will develop the first genetically enhanced "superhumans", experts predict4.The Dino-Chickens Are Coming5.Baby girl is first in the world to be treated with "designer immune cells"6."Designer cells" reverse one-year-old"s cancer7.Engineered immune cell treatment for childhood leukaemia may be a step closer8.CRISPR gene-editing tested in a person for the first timeNature, 24 November 2016, doi:10.1038/nature.2016.209889.PD-1 Knockout Engineered T Cells for Muscle-invasive Bladder Cancer10.PD-1 Knockout Engineered T Cells for Castration Resistant Prostate Cancer11.PD-1 Knockout Engineered T Cells for Metastatic Renal Cell Carcinoma12.Engineering a cancer-fighting immune super soldier13.Targeting a CAR to the TRAC locus with CRISPR/Cas9 enhances tumour rejectionNature, 02 March 2017, doi:10.1038/nature2140514.Cancer immunotherapy trial stopped again after 2 more deaths15.Two patient deaths halt trial of Juno』s new approach to treating cancer16.About graft versus host disease (GVHD)17.The closest thing yet to a cure for terminal cancer?18.Cancer Immunotherapy: The Cutting Edge Gets Sharper19.CRISPR genome editing and immunotherapy – the early adopter
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