CRISPR在干细胞上覆盖隐形斗篷

一个国际研究团队使用CRISPR-Cas9基因编辑来诱导免疫系统看不到的诱导多能干细胞(iPSCs)，这是一种生物工程的手法，最初的体内试验表明可以为生成通用移植的干细胞打开大门。由旧金山加利福尼亚大学(UCSF)的科学家开发的新方法涉及禁用两种组织相容性复合物基因，并在iPSC上过表达跨膜蛋白CD47。体内试验表明，在小鼠受体中免疫系统未检测到工程化的人iPSC衍生的心肌细胞，并且显示出基本组织分化的证据。

“这是第一次有人设计可以普遍移植的细胞，并且可以在免疫功能受体中存活而不会引起免疫反应，”医学博士，医学博士，医学博士，医学博士，加州大学旧金山分校的心脏外科主任，Tobias Deuse说道。领导该研究，并且是该团队在Nature Biotechnology上发表的论文的主要作者。“我们的技术解决了干细胞和干细胞衍生组织排斥问题，并代表了干细胞治疗领域的一大进步。研究人员的论文标题为“ 诱导多能干细胞的低免疫原性衍生物在完全免疫功能正常的同种异体受体中逃避免疫排斥反应 ”。

iPSC是一种通过将成熟细胞如皮肤或脂肪细胞重编程为未分化状态而产生的干细胞。然后可以在实验室中培养这些未分化的细胞并触发分化成所需的细胞类型。该技术可以用于从患者自身细胞中产生iPSC，然后可以将其移植回同一患者进行细胞治疗。重要的是，因为这些iPSC来自患者 - 自体iPSC-所以不存在排斥问题，这是当移植的细胞，组织或器官不是患者自身时的主要缺点。

“科学家经常吹嘘多能干细胞的治疗潜力，它可以成熟到任何成人组织，但免疫系统一直是安全有效干细胞治疗的主要障碍，”Deuse指出。唯一的选择是使用抗排斥药物，但它们有很大的缺点。“我们可以使用能够抑制免疫活性并减少排斥反应的药物，”该研究的资深作者，医学博士，医学博士Sonja Schrepfer补充说，他在研究期间担任UCSF移植和干细胞免疫生物学主任( TSI)实验室。“不幸的是，这些免疫抑制剂使患者更容易感染和癌症。”

作者写道，虽然自体iPSCs可以代表排斥问题的解决方案，但事实上，这些细胞的临床应用已证明存在问题。患者细胞通常对重编程没有反应，并且该方法对于每个患者而言是复杂且昂贵的。作者写道：“尽管重编程技术允许为患者特异性治疗产生自体iPSC，但这是费力的，昂贵的，与单个细胞产品的质量和功效不确定相关，并且仅对慢性疾病有用”。

“iPSC技术存在许多问题，但最大的障碍是质量控制和可重复性，”Deuse补充道。“我们不知道是什么让一些细胞适合重新编程，但大多数科学家都认为它还不能可靠地完成。由于这个原因，大多数个体化iPSC治疗方法已被放弃。“

Deuse和Schrepfer认为，通过创建可用于任何患者而不会引起任何排斥问题的通用iPSC，可以回避与产生患者特异性iPSC相关的问题。从免疫学上更耐受的孕妇免疫系统中获取提示，研究人员使用CRISPR技术灭活两种主要的组织相容性(MHC)I类和II类基因，并上调第三种基因CD47。细胞表面MHC蛋白在呈递入侵病原体的外来分子中起关键作用。虽然缺乏这些基因的细胞可能对外来蛋白更耐受，但它们随后成为免疫系统的自然杀伤(NK)细胞的靶标。

Schrepfer的团队随后与Lewis Lanier，博士，研究合着者，UCSF微生物学和免疫学系主任，以及激活和抑制NK细胞活性的信号专家合作，确定如何防止NK细胞攻击。 MHC基因剥夺的工程化iPSC。他们发现细胞表面蛋白CD47，它有效地作为巨噬细胞的“不要吃我”信号，也抑制NK细胞活性。然后研究人员使用慢病毒载体将额外的CD47基因拷贝传递给MHC基因缺陷的iPSC。

他们发现这些三重工程的免疫原性小鼠iPSCs在移植到具有正常免疫系统的错配小鼠时没有引发排斥反应。更令人鼓舞的是，移植到人源化小鼠中的低免疫原性人类iPSC也似乎对受体动物的免疫系统是不可见的。

非免疫原性iPSC也保留了它们的多能干细胞能力以及它们的分化能力。该团队成功地从三重工程人类iPSC中获得了各种类型的心脏细胞，并将细胞移植到人源化小鼠体内。iPSC衍生的心肌细胞长期存活，甚至开始形成基本血管和心肌，指出这种干细胞可能用于心脏细胞治疗。

“来自低免疫原性小鼠或人类iPSC的内皮细胞，平滑肌细胞和心肌细胞可以在完全MHC不匹配的同种异体受体中可靠地逃避免疫排斥反应，并在不使用免疫抑制剂的情况下长期存活，”研究小组写道。“因此，可以分化为心脏组织的主要成分并在完全同种异体受体中实现长期存活但没有任何免疫抑制的通用低免疫原性iPSC的产生可能有助于开发治疗心力衰竭的通用细胞产品......这些发现表明低免疫原细胞移植物可以设计用于通用移植。“

“我们的技术可以使更广泛的人受益，其生产成本远低于任何个性化方法，”Deuse说。“我们只需要一次制造我们的细胞，我们就可以得到一种可以普遍应用的产品。”