【基因编辑新动向】CTLA4、MUC1和mTOR基因敲除细胞

基因敲除细胞是指利用CRISPR技术进行基因编辑，通过设计特定的sgRNA靶向目标基因的剪切位点，使Cas9蛋白与sgRNA结合并将目的基因从细胞中“剪切”掉，从而实现基因敲除。基因敲除细胞在生命科学、医学和药物研发等领域都有着广泛的应用前景，如利用基因敲除技术建立疾病模型、进行药物筛选和靶点验证、敲除致病基因实现对疾病的基因治疗等。本文选取三篇基因敲除细胞的相关研究为大家进行解读，带您了解这一前沿技术的最新进展。

一、CTLA4基因敲除增强CAR T细胞疗效，为治疗癌症提供新策略

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.immuni.2023.09.001

嵌合抗原受体T细胞（CAR T细胞）疗法在治疗B细胞恶性肿瘤方面取得了显著进展，尽管这种疗法在一些患者中取得了成功，但研究者们注意到并非所有患者都能产生持久的反应。研究者们试图了解CAR T细胞治疗失败的机制，并探索通过敲除CTLA4来恢复CAR T细胞功能的可能性。

研究人员使用CRISPR-Cas9技术敲除CAR T细胞中的CTLA4基因，制造了敲除CTLA4的CAR T细胞（CART19细胞），这些细胞表达CD19特异性的嵌合抗原受体。CART19细胞在体外实验中显示出增强的抗肿瘤活性和增殖能力，在长期抗原暴露（CAE）压力测试中表现出更好的功能。在白血病和骨髓瘤的异种移植小鼠模型中，CART19细胞肿瘤控制得到改善，生存率提高，且T细胞扩增有所增加。CTLA4基因敲除使功能失调的慢性淋巴细胞白血病（CLL）患者的T细胞重新活跃。CTLA4基因敲除细胞增强了CAR T细胞的治疗潜力，有助于维持T细胞表面的CAR表达和增强细胞的效应功能，为CAR T细胞治疗提供了一种新策略。

图1 CTLA4基因的缺失使CART19细胞在应激条件下具有优越的体外效应功能

二、MUC1基因敲除细胞助力胰腺癌发病机制研究

原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2315509121

胰腺导管腺癌是一种高度侵袭性的恶性肿瘤，通常在晚期被诊断出来，导致患者预后不良。尽管进行了广泛的研究努力，但胰腺癌转移的分子机制仍然不完全清楚。目前，胰腺癌的治疗主要是化疗后进行手术切除，但由于晚期诊断、早期肿瘤转移和化疗抗性的发展，大多数当前的标准护理疗法的效果有限。

研究人员在胰腺癌细胞系中通过CRISPR/Cas9系统生成了MUC1稳定敲除细胞，以研究MUC1对多胺代谢途径基因表达的影响。研究发现MUC1表达与多胺代谢途径中的关键基因SAT1的表达呈正相关，MUC1敲除显著降低了胰腺癌细胞在3D球体实验中的生长，并且在所有胰腺癌细胞系中一致性地降低了SAT1和SMS基因的表达水平。MUC1基因敲除细胞在本研究中揭示了MUC1-HIF-1α-SAT1信号轴在胰腺癌中的重要作用，为开发针对胰腺癌的新疗法提供了潜在的靶点。

图2 MUC1与多胺代谢途径基因SAT1呈正相关

三、mTOR基因敲除细胞揭示mTOR信号通路在调节MR活性中的重要作用

原文链接：https://doi.org/10.1210/endocr/bqae015

矿盐皮质激素受体(MR)是类固醇激素受体超家族中的一种配体激活转录因子，能够介导多种细胞特异性功能，包括细胞的营养效应和促进体液/电解质稳态。不适当的MR激活会导致高血压和心血管、肾脏、炎症和代谢病理，了解调节MR激活的机制有助于更好地定位不适当的MR活性，同时保留其其他重要功能，对于开发新的治疗方法具有重要意义。

相关研究表明，mTOR通过影响ULK1（Unc-51样激酶1）的活性来调节MR。ULK1能够磷酸化MR，从而抑制其激活。mTOR通过磷酸化并灭活ULK1来阻止MR的灭活。因此研究人员使用CRISPR/Cas9技术敲除mTOR复合体1（mTORC1）和复合体2（mTORC2）的特异性适配蛋白基因，降低了磷酸化ULK1的水平，减少了配体诱导的MR报告基因的激活以及内源性MR靶标基因的转录。mTOR基因敲除细胞的研究揭示了mTOR调节MR活性的两种方式，为理解mTOR在细胞代谢和生长中的作用提供了新的见解，有助于开发针对MR相关疾病的新疗法。