基因编辑领域的灾难，人类存在适应性免疫系统针对Cas9

CRISPR-Cas9系统是基因组编辑的强大工具，可以精确修饰特定的DNA序列。正在进行许多努力以使用CRISPR-Cas9系统来治疗性地纠正人类遗传疾病。最广泛使用的Cas9直系同源物来自金黄色葡萄球菌（SaCas9）和酿脓链球菌（SpCas9）。鉴于这两种细菌以很高的频率感染人群，在体内是否预先存在的适应性免疫应答对于这两种Cas9，还不是很清楚。

2019年1月29日，斯坦福大学Porteus及Weinberg共同通讯在Nature Medicine在线发表题为“Identification of preexisting adaptive immunity to Cas9 proteins in humans”的研究论文，该论文通过使用酶联免疫吸附试验探测人血清中抗Cas9抗体的存在，有趣的而是，该研究分别发现在78％和58％的供体中检测到针对SaCas9和SpCas9的抗体。另外，该研究还发现78％的抗SaCas9 T细胞和67％的供体中的抗SpCas9 T细胞，这表明针对两种直系同源物的抗原特异性T细胞的高流行性。总之，这些数据表明，人类中存在针对Cas9的预先存在的体液和细胞介导的适应性免疫应答，当CRISPR-Cas9系统向临床试验转移时应该考虑这一发现。

该研究结果为CRISPR-Cas9系统的治疗应用提出了重要的新考虑因素。 研究人员相信，随着这项技术被转化为人类的临床应用，该研究结果将激发基因组编辑界关于安全性和有效性的重要讨论。

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基因组编辑是一种用于精确改变细胞DNA序列的方法，广泛用作研究工具，正在开发用于创建治疗人类疾病的基因疗法。 CRISPR-Cas9系统已被证明是一种强大的基因组编辑工具，因为它使用起来相对简单，具有特定的位点活性，并且具有有限的脱靶效应。 CRISPR-Cas9系统由Cas9核酸酶组成，当与短导向RNA结合时，可以指导Cas9核酸酶在真核和原核基因组中的多种DNA序列中产生双链断裂。因此，该技术可以通过非同源末端连接敲除靶基因或使用同源重组将新DNA序列掺入基因组来适应临床应用。

这些技术被用于创建新的细胞疗法，通过体外编辑细胞，然后将工程细胞移植到患者或通过使用病毒载体递送CRISPR-Cas9系统体内编辑患者细胞（主要是重组腺相关病毒（AAV）载体）或纳米颗粒。例如，在使用该系统离体编辑造血干细胞以治疗镰状细胞病以及体内治疗诸如肌营养不良症和色素性视网膜炎的病症方面取得了实质性进展。

Cas9预先存在的体液免疫的鉴定

虽然已经表征了多种Cas9直向同源物，但最常用的是来自金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌。由于其较小的尺寸，使其更容易包装到AAV载体中，金黄色葡萄球菌Cas9直向同源物（SaCas9）主要用于体内编辑应用。另一方面，化脓性链球菌Cas9直向同源物（SpCas9）已被证明在体外细胞的临床前编辑中以及在体内编辑中具有很大的治疗潜力。

结果总结

金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌是常见的人类共生体，也可以是致病性的。大约40％的人群被金黄色葡萄球菌定植，并且20％的学龄儿童被化脓性链球菌定植，抗体和针对这两种细菌的T细胞在成人中以高百分比形成 。其中重组金黄色葡萄球菌Cas9在小鼠中表达的先前工作发现了对Cas9的明显的适应性免疫应答，表明一些Cas9变体可以作为哺乳动物中的抗原。

鉴定人类中Cas9特异性T细胞应答

人体中预先存在的适应性免疫应答的存在可能阻碍CRISPR-Cas9的安全和有效使用，或在用CRISPR-Cas9系统治疗患者时引起显着的毒性。因此，人类适应性免疫应答可能是基因治疗安全性和有效性的重要障碍，并且无法使用非人类系统进行可靠评估。如果人类对Cas9具有预先存在的适应性免疫应答，那么基于Cas9的疗法可能会遇到类似的问题。

Cas9特异性T细胞的分离和再刺激

在这项研究中，研究人员研究了人类是否对两种最常用的Cas9直向同源物具有适应性免疫力。该论文通过使用酶联免疫吸附试验探测人血清中抗Cas9抗体的存在，有趣的而是，该研究分别发现在78％和58％的供体中检测到针对SaCas9和SpCas9的抗体。另外，该研究还发现78％的抗SaCas9 T细胞和67％的供体中的抗SpCas9 T细胞，这表明针对两种直系同源物的抗原特异性T细胞的高流行性。总而言之，可以清楚地检测出人类高频率Cas9直向同源物的预先存在的体液和细胞免疫力，这对Cas9治疗疾病的安全和有效使用提出了潜在的障碍。

该研究结果为CRISPR-Cas9系统的治疗应用提出了重要的新考虑因素。 研究人员相信，随着这项技术被转化为人类的临床应用，该研究结果将激发基因组编辑界关于安全性和有效性的重要讨论。