体外转录的CRISPR RNA会触发免疫反应

对许多种有机体而言，CRISPR介导的基因组编辑已成为一种构建疾病模型的强大工具，而且它的临床应用正在开发当中。预先组装的CRISPR-Cas9核糖核蛋白（ribonucleoprotein, RNP）复合物由重组Cas9蛋白和体外转录的向导RNA（gRNA）组成，能够被运送到细胞中，同时不存在将外源DNA整合到宿主基因组中的风险，并且具有较少的脱靶效应。

然而，在一项新的研究中，韩国研究人员发现体外转录的gRNA（in vitro transcribed gRNA, IVT gRNA）含有5’ 三磷酸（5'ppp）基团，这会激活人细胞中的免疫反应，从而导致细胞死亡。相关研究结果发表在2018年3月的Genome Research期刊上，论文标题为“CRISPR RNAs trigger innate immune responses in human cells”。

图片来自Sojung Kim。

论文通信作者、来自韩国基础科学研究所的Jin-Soo Kim说，“CRISPR-Cas9 RNP如今广泛地用于生物医学研究，并且在治疗性基因组编辑方面是有前景的。”因此，将该技术从生物医学应用转化为临床应用需要彻底地研究潜在有害的宿主免疫反应。

在这项研究中，这些研究人员利用纯化的Cas9与IVT gRNA形成的复合物转染人宫颈癌细胞（HeLa细胞系）和小鼠胚胎成纤维细胞。在这些细胞中，5'ppp gRNA触发I型干扰素介导的免疫反应，以及干扰素激活的抗病毒效应蛋白（如DDX58）的表达增加，从而导致细胞死亡。

此外，这项研究证实了5'ppp gRNA对人T细胞的细胞毒性作用。Kim说，“对T细胞进行基因组编辑在开发治疗癌症和HIV感染的细胞疗法中具有很大的潜力。T细胞对gRNA中的5'ppp基团非常敏感。”T细胞表面受体CCR5参与HIV病毒入侵，因此是开发抵抗HIV感染的疗法的一种有前景的靶标。Kim等人证实利用磷酸酶预先处理IVT gRNA，移除5'ppp基团，这会显著降低T细胞引发的宿主免疫反应和细胞毒性。经过磷酸酶处理的IVT gRNA会增加CCR5的突变效率，从而导致这种HIV辅助受体在细胞表面上的呈递显著下降。

这项研究阐明了CRISPR-Cas9或CRISPR-Cpf1核糖核蛋白复合物中的IVT gRNA激活的免疫反应对人细胞的细胞毒性作用，并且提供一种阻止宿主免疫反应同时维持较高的突变效率的新方法，这为CRISPR介导的基因组编辑在治疗上的高效应用奠定基础。

参考资料：

Sojung Kim, Taeyoung Koo, Hyeon-Gun Jee et al. CRISPR RNAs trigger innate immune responses in human cells. Genome Research, March 2018, 28(3), doi:10.1101/gr.231936.117

文章来源：新浪医药