撰文 | 王聪
编辑 | 王多鱼
排版 | 水成文
尽管CRISPR-Cas基因编辑技术在基因敲除方面取得了重大突破,并深刻改变了基因编辑领域乃至整个生命科学的研究模式。
但CRISPR-Cas基因编辑技术通常是以破坏DNA的方式实现基因敲除的效果,该技术在实现高效基因敲入方面仍然面临重大挑战。
为了解决这一挑战,Editas Medicine开发一种名为SLEEK(SeLection by Essential-gene Exon Knock-in)的ZL技术,这一新技术能够以病毒载体或非病毒载体递送的方式实现高效基因敲入,还可以同时实现多达四种基因的敲入和稳定表达。
Editas Medicine 是CRISPR基因编辑先驱张锋教授等人于2013年创立的基因编辑公司,该公司于2016年在纳斯达克上市,也是世界第一家上市的CRISPR基因编辑公司。
2023年5月1日,Editas Medicine在Nature Biotechnology期刊发表了题为:A highly efficient transgene knock-in technology in clinically relevant cell types 的研究论文。
该论文展示了Editas Medicine的ZL技术SLEEK(SeLection by Essential-gene Exon Knock-in)在T细胞、B细胞、iPSC及NK细胞这些临床治疗相关细胞类型中的高效基因敲入实验数据。 该技术可以在基因组的特定位置 以接近100%的效率敲入功能性基因 ,这是在上述多种细胞类型中最高的基因敲入效率。
更重要的是,该研究进一步验证了通过SLEEK技术双重基因敲入了CD16和mbIL-15的iPSC分化的iNK细胞,在实体瘤小鼠模型中具有强大且持久的肿瘤清除能力。
该论文的通讯作者John A. Zuris博士表示, 很高兴分享SLEEK基因编辑技术的全面数据,相信SLEEK技术在基因编辑药物开发方面具有巨大的潜力。正如在论文中分享的那样,SLEEK技术可以在基因组的特定位置实现接近100%的功能性基因敲入,这可能会为下一代细胞治疗药物带来高效的多重基因敲入策略。
这项SLEEK技术是基于AsCas12a核酸酶开发的,这种工程化的核酸酶的非同源末端连接修复 (NHEJ) 编辑率很高且不会引入indel突变 (插入或缺失突变) ,从而使得高效基因敲入成为可能。
使用SLEEK技术,研究团队证明了使用质粒DNA模板在iPSC中的基因敲入效率超过90%,使用AAV6 DNA模板在B细胞、T细胞和NK细胞中的基因敲入效率在85%-95%之间。这几种重要的临床相关细胞类型中的实验数据证明了,基于病毒载体或非病毒载体的SLEEK技术均可实现高效基因敲入。
SLEEK基因编辑技术的原理图
为了验证SLEEK技术在生成iPSC分化的NK细胞(iNK)对实体瘤治疗的效果,研究团队使用SLEEK技术在iPSC的GAPDH位点敲入CD16和mbIL-15。然后将这些CD16-mbIL-15双重敲入的iPSC再分化为iNK细胞。敲入CD16能够增强抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(ADCC),而敲入膜结合白介素-15(mbIL-15)能够增加IL-15信号传导,从而增强iNK细胞的存活和扩增。
这些双重基因敲入的iNK细胞在体外和体内均显示出肿瘤杀伤能力和持久性的显著增加,研究团队将其归因于强内源性GAPDH启动子驱动了CD16和mbIL-15的高效表达。
总的来说,SLEEK技术可以在B细胞、T细胞、iPSC及NK细胞中实现高效 敲入基因,同时还能确保这些敲入基因的长期稳定表达。从这一点来看,SLEEK技术将促进基于基因编辑细胞疗法大幅改进,包括CAR-T和CAR-NK等。Editas 公司表示,相信SLEEK技术是实现下一代细胞治疗药物高效多重基因敲入的最佳方法。
参考资料:
https://www.nature.com/articles/s41587-023-01779-8
https://ir.editasmedicine.com/news-releases/news-release-details/editas-medicine-announces-publication-nature-biotechnology
1月11日,大型国际专家团队分析了34000年前生活在西欧和亚洲的近5000名人类的骨骼和牙齿化石,创建出世界上最大的古人类基因库。通过对古人类DNA进行测序并将其与现代样本进行比较,团队绘制了基因和......
1月11日,《细胞》(Cell)编辑团队向《中国科学报》发来创刊50周年祝词,回顾创刊历程,并展望了未来的发展。以下为相关内容:1984年,《细胞》创刊。自创刊伊始,《细胞》的目标便是发表“令人兴奋的......
食品种类多、供应链条长、安全监管难度大。检测技术是保障食品安全的重要手段。但现有检测技术存在检测关键材料特异性差导致样品前处理时间长、富集效率低,质谱离子源等检测核心元件选择性低导致食品样品无法实时分......
性取向(SexualOrientation),用以描述一个人的性渴望和性幻想的对象。对于多数人来说,喜欢的对象通常是异性,即异性恋。但还有一些人独立于异性恋之外,例如同性恋和双性恋。事实上,在自然界中......
与高致死率的疾病相比,偏头痛似乎算不上什么大病。可它一旦发作起来,就如同《西游记》里孙悟空被施了紧箍咒一般疼痛难忍,频繁发作的偏头痛更是令人痛苦不堪。据世界卫生组织统计,全球每10人中,就有1人饱受偏......
近日,华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室叶邦策教授课题组在DNA传感装置的设计及生物纳米杂合系统研究中取得了重要进展。该研究构建了纳米机械-天然杂合细胞,赋予了天然细胞非传统信号分子的感知、分析......
碱基编辑(baseediting,BE)作为前沿的基因组编辑技术,能够在基因组水平上实现精确、高效的单碱基编辑。该技术广泛应用于基础研究、基因治疗和细胞工厂构建等领域。常用的DNA碱基编辑器主要是通过......
美国FDA曾在几年前预计,到2025年,每年将批准10-20款细胞和基因疗法。随着这一领域在全球范围内的迅猛发展,今年批准的细胞和基因疗法再创新高,不仅朝着这一目标大步迈进,也为全球病患带来了更多创新......
设计系列纳米酶,与光热治疗、光动力治疗、免疫治疗等结合,用于癌症、老年病等重大疾病的治疗;突破太阳能电池关键技术瓶颈,构建高能、低成本、高效率的全新有机太阳能电池体系,将有机太阳能电池效率快速提升至1......
脑皮质局灶性畸形是由脑部区域异常发育引起的,是儿童中常见的耐药性癫痫的最常见原因之一。它通常发生在额叶,这对规划和决策至关重要。局灶性皮质发育不良癫痫与......