CRISPR-B细胞产生针对难以治疗的病毒的抗体

Vaccines每年可以预防数百万人死亡，并将一些疾病推向生存的边缘。然而，事实证明，开发针对多种病毒的有效疫苗即使不是不可能，也具有极大的挑战性。

尽管进行了数十年的研究，但还没有批准的疫苗可以长期预防流感，爱泼斯坦 - 巴尔病毒(EBV)或呼吸道合胞病毒(RSV)，这是一种引起呼吸道感染的广泛病原体。例如，对于RSV，高风险婴儿每月接受合成抗体注射，以在短期内保护它们。

近年来，几组研究人员探索了一种不同的方法：利用免疫系统自身产生抗体的B细胞，并利用CRISPR设计它们来表达针对这些难以治疗的病毒的抗体 - 在活动中大量和按需感染

这样做的最新组成功地修饰了人和小鼠B细胞，以表达针对HIV，EBV，流感和RSV的抗体。研究人员还证明，工程化B细胞可在小鼠感染模型中预防RSV。他们今天(5月17日)在“科学免疫学”上报告了他们的发现。

“这是一项非常好的研究，”明尼苏达大学的基因组工程师Branden Moriarity说，他没有参与这项新的研究。“这是人们长期以来一直在思考的概念。”

要修改的细胞，贾斯汀·泰勒，在弗雷德哈钦森癌症研究中心的免疫学家，和他的团队转向已被证明对每一个在以前的研究中四种病毒有效抗体。他们使用常规CRISPR策略将编码抗体的DNA插入到原代人B细胞的抗体基因中制成的小切口中。

研究人员设计了插入物，使得新抗体蛋白的表达受到细胞自身启动子的调节，使细胞能够像通常那样在病毒抗原触发时产生它。然后，他们将尽可能多的细胞分化为分泌抗体的血浆B细胞，其在细胞表面表达抗体并分泌它们。

一旦研究人员确认合理部分的工程化B细胞实际表达了新抗体，他们就会研究这些细胞是否可以预防小鼠的病毒感染。他们重复了鼠B细胞的过程，诱导它们表达RSV靶向抗体，将成功修饰的细胞群注入正常的啮齿动物中，然后等待。

免疫缺陷小鼠在接受工程化B细胞后82天后能够预防RSV感染。

六天后，RSV特异性抗体出现在他们的血清中，而没有一个出现在对照小鼠中。然后一些动物接受鼻内剂量的RSV，修饰的B细胞设法抵抗。五天之后，科学家几乎无法检测到血液中含有工程化B细胞的小鼠肺部的任何RSV浓度，而他们在没有接受细胞的对照啮齿动物中发现了高浓度的病毒。

泰勒说他认为改良的B细胞对经历过造血干细胞移植的患者有用。它们通常用于免疫抑制剂，非常容易受到病毒感染。这些患者的RSV感染可以通过合成产生的抗体如帕利珠单抗来预防，但这些必须定期注射。另一方面，工程B细胞理论上只能注入一次。

为了研究工程化B细胞是否可能在这种情况下提供保护，研究小组转向缺乏T细胞和B细胞的突变小鼠。在他们将细胞注入啮齿动物后，他们发现令人惊讶的是，与野生型动物相比，这些小鼠中RSV特异性抗体似乎在血液中停留的时间更长。事实上，免疫缺陷小鼠在接受工程化B细胞后82天就能够预防RSV感染。为什么会这样，是“我们需要更多探索的东西”，泰勒解释说，他通过加利福尼亚州Vir Biotechnology的研究协议获得资助，以及Hartwell基金会，该基金会是由一家非营利组织资助的。匿名捐助者。

总的来说，泰勒团队的方法类似于其他近期研究所采用的方法，例如eLife中的一项研究和实验医学期刊中的另一项研究，两者都使用CRISPR来创建表达HIV中和抗体的B细胞。但它与研究人员解决工程抗体基因的一些关键难点的方式不同。

这是件棘手的事情：首先，抗体是由两个基因合成的 - 一个用于重链，一个用于轻链。一旦分别翻译成蛋白质，它们就会融合在一起形成最终的抗体。编辑这些基因的挑战在于，有时可能发生错配，导致由与B细胞自身轻链配对的工程化重链组成的杂合抗体。在某些情况下，这些可能会导致自身免疫反应。“这种风险很低。。。但是，几百万个B细胞中有数百万个独特的轻链，这不是值得冒的风险，“泰勒解释道。

Taylor的团队通过将编码重链和轻链的DNA物理连接在一起，并将其插入单个CRISPR切割中来解决这个问题。(其他小组已经设计出不同的策略来解决这个问题，例如，敲除B细胞自身的轻链基因。)

“我认为他们用来融合轻链和重链的工程策略是一个很好的想法，这很酷，”西雅图儿童研究所的免疫学家理查德詹姆斯说，他没有参与这项研究。

然而，“在实践中，这将是一种昂贵的疗法，”他补充说，并指出个性化的CAR T细胞疗法已被认为花费接近50万美元。目前，B细胞疗法必须个性化：因为细胞表达个体特异性细胞表面抗原，来自一个供体的细胞将被不同的受体拒绝。“除非我们能找到制造同种异体B细胞的方法，否则它会变得更具成本效益，”他补充道。

Moriarity同意。预防性地服用工程化B细胞可能只是一种可行的治疗选择，“当你患有一种疾病时，你将会死于并且实际上没有其他治疗方法，”他说。不过，他说这项研究为未来的研究提供了其他可能性，是最早在小鼠B细胞中设计抗体的人之一。对于研究B细胞分化和细胞与免疫相关过程的科学家来说，“我认为这将对基础生物学领域做出巨大贡献”。

迈克尔·戈德堡，哈佛医学院的免疫原工程师，现在谁是免疫启动微系统所的CEO，认为这项研究“一种很好的扩展以前的工作，”他写的科学家在一封电子邮件。对于他来说，B细胞抗体工程提供了超越预防病毒感染的优势：例如，具有对血液中抗原浓度有响应的抗体水平可用于治疗诸如类风湿性关节炎的疾病，其通常用中和抗体的抗体治疗。细胞因子TNFalpha。

然而，“需要增加抗体表达的持续时间。在这方面，加强我们对植入过程和B细胞培养条件的理解将是重要的。尽管如此，鉴于这些是首次涉及工程化B细胞过继转移的实验，最初的结果令人鼓舞。“

泰勒同意仍有工作要做。“我们在这项研究中完全忽略的一件事是真正评估我们正在做的事情的安全性，确保我们没有任何脱靶效应，我认为这一直是CRISPR-Cas9的关注点，”他说。“在进入人们之前，我们必须绝对确定它是安全的。”