近(4)日，美國格拉斯通研究所(Gladstone Institutes)和加州大學舊金山分校(UCSF)研究團隊，在最新一期《Science》中，共同發表一項不是透過基因體編輯、而是透過創新CRISPR/Cas9系統「CRISPRa」直接對基因體的活化與干擾，找出一系列與細胞激素(cytokines)生成有關的調節基因，有望成為破解自體免疫疾病、免疫缺陷和免疫癌症背後機制的有力工具。
 
以往的CRISPR-Cas9基因體編輯系統，是將被形容為「分子剪刀」(molecular scissors)的Cas9蛋白，用來切割基因體中目標位點的DNA。
 
不過，帶領此研究的格拉斯通-UCSF遺傳免疫學研究所所長Alexander Marson，卻是將它用在各種人類免疫細胞中，透過剔除(knock out)基因，來了解如何利用免疫細胞遺傳工程，更有效對抗感染、發炎或癌症。
 
然而，研究團隊認為，單單剔除基因對於深入了解關鍵基因的功能還不夠，例如，它無法告訴你當某些基因更加活化時會發生什麼事。因此，他們修改了Cas9蛋白、在它上頭加上了一個分子開關，使得它不再是用來切割DNA，而是和DNA基因位點結合後活化該基因，並取活化(activate)的縮寫，將此系統取名為CRISPRa；同時，這個系統也可以反向操作，干擾目標基因的表現，並取干擾(interference)的縮寫命名為CRISPRi。
 
此研究的另一創舉，在於使用的不是永生細胞譜系(immortalized cell lines)，而是由取自健康人的初代T細胞(primary human T cell)，透過優化慢病毒(lentivirus)途徑，高效率、大規模地同時進行多達2萬個基因的CRISPRa研究，繼而找出數百個調節細胞激素的關鍵基因，其中有些是過去在剔除模式研究下未曾發現的。
 
Marson表示，T細胞不僅扮演對抗病原體的重要角色，還會透過各種不同的細胞激素，調節其他免疫細胞對入侵者或癌症細胞的反應，而不同種類的T細胞能產生不同類型的細胞激素，進而產生不同的免疫反應。
 
因此，倘若能夠更深入的了解、進而控制T細胞的細胞激素生成，將能為科學家提供重塑免疫系統的契機，且這樣的概念，可以適用在很廣泛的各種疾病之中，包括自體免疫疾病、免疫缺陷和癌症。
 
研究團隊表示，若能掌握一套系統性了解T細胞活化調節因子的系統性方法，將能提供研究疾病的切入點，以及更進一步帶來次世代免疫療法的機會。例如，讓嵌合抗原受體T細胞(CAR-T)療法變得更加精確而有效。Marson的研究團隊也正在進一步研究找到的基因，並利用CRISPRa、CRISPRi找出更多控制其他人類免疫細胞關鍵特徵的基因。
 
參考資料：
https://gladstone.org/news/scientists-reveal-rosetta-stone-immune-cell-function
原始研究：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj4008

(編譯 / 吳培安)