人類T細胞是生理免疫穩態的核心，它保護我們免受病原體帶來的自身免疫炎癥。T細胞也是目前大多數癌癥免疫治療的主要效應細胞。過去幾十年的研究工作中，科學家致力于對T細胞進行基因修飾以用于治療。由于人類T細胞對大多數傳統的大片段DNA插入方法具有抵抗性，因此目前對T細胞的基因修飾方法多采用重組病毒作為載體，而這種方法導入的基因不靶向特定的基因組位點。此外，由于病毒載體的生產和測試周期漫長且花費巨大，因此依賴于病毒載體的基因修飾方法大大限制了其在研究和臨床中的應用?；蚪M編輯通過同源定向修復（homology-directed repair，HDR）可以特異性和高效地將大的基因片段插入靶細胞，但迄今為止在人類T細胞中，這仍然需要病毒的介導。

在本研究中，研究人員開發了一種非病毒的CRISPR-Cas9基因組靶向系統，利用該系統可在原代人T細胞基因組的特定位點快速、高效地插入單個或多個大片段（＞1kb）DNA序列，同時保持T細胞的活性和功能（圖1）。研究人員利用這一系統成功地測試了其在臨床應用中兩種潛在的治療手段。首先，研究人員糾正了來自原發性自身免疫性疾病的原代T細胞的致病性IL2RA突變，同時受突變影響的細胞信號得到恢復并增強（圖2）。第二，研究人員用一種新的靶向腫瘤抗原的T細胞受體（T cellreceptor，TCR）取代內源性TCR，所產生的TCR-T細胞可特異性地識別腫瘤抗原、釋放細胞因子并殺傷腫瘤細胞（圖3）。

綜上所述，該研究開發的不依賴病毒的基因修飾方法可實現對人原代免疫細胞進行快速、靈活的基因修飾操作，為該方法應用于臨床治療基因缺陷性疾病及腫瘤提供了臨床前研究數據。

圖1利用非病毒的CRISPR-Cas9基因組靶向系統將綠色熒光蛋白表達于T細胞的不同部位

圖2利用非病毒的CRISPR-Cas9基因組靶向系統修復人原代T細胞的IL2RA缺陷

圖3 利用非病毒的CRISPR-Cas9基因組靶向系統制備NY-ESO-1 TCR-T細胞可特異性殺傷NY-ESO-1陽性表達的腫瘤細胞

參考文獻：Roth TL et al. Reprogramming human T cell function and specificity with non-viral genome targeting. NATURE 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0326-5