張鋒創立的Editas公司發布基因敲入技術，助力開發新療法

撰文 | 王聰

編輯 | 王多魚

排版 | 水成文

盡管CRISPR-Cas基因編輯技術在基因敲除方面取得了重大突破，并深刻改變了基因編輯領域乃至整個生命科學的研究模式。

但CRISPR-Cas基因編輯技術通常是以破壞DNA的方式實現基因敲除的效果，該技術在實現高效基因敲入方面仍然面臨重大挑戰。

為了解決這一挑戰，Editas Medicine開發一種名為SLEEK（SeLection by Essential-gene Exon Knock-in）的ZL技術，這一新技術能夠以病毒載體或非病毒載體遞送的方式實現高效基因敲入，還可以同時實現多達四種基因的敲入和穩定表達。

Editas Medicine 是CRISPR基因編輯先驅張鋒教授等人于2013年創立的基因編輯公司，該公司于2016年在納斯達克上市，也是世界第一家上市的CRISPR基因編輯公司。

2023年5月1日，Editas Medicine在Nature Biotechnology期刊發表了題為：A highly efficient transgene knock-in technology in clinically relevant cell types 的研究論文。

該論文展示了Editas Medicine的ZL技術SLEEK（SeLection by Essential-gene Exon Knock-in）在T細胞、B細胞、iPSC及NK細胞這些臨床治療相關細胞類型中的高效基因敲入實驗數據。 該技術可以在基因組的特定位置 以接近100%的效率敲入功能性基因 ，這是在上述多種細胞類型中最高的基因敲入效率。

更重要的是，該研究進一步驗證了通過SLEEK技術雙重基因敲入了CD16和mbIL-15的iPSC分化的iNK細胞，在實體瘤小鼠模型中具有強大且持久的腫瘤清除能力。

該論文的通訊作者John A. Zuris博士表示， 很高興分享SLEEK基因編輯技術的全面數據，相信SLEEK技術在基因編輯藥物開發方面具有巨大的潛力。正如在論文中分享的那樣，SLEEK技術可以在基因組的特定位置實現接近100%的功能性基因敲入，這可能會為下一代細胞治療藥物帶來高效的多重基因敲入策略。

這項SLEEK技術是基于AsCas12a核酸酶開發的，這種工程化的核酸酶的非同源末端連接修復 （NHEJ） 編輯率很高且不會引入indel突變 （插入或缺失突變） ，從而使得高效基因敲入成為可能。

使用SLEEK技術，研究團隊證明了使用質粒DNA模板在iPSC中的基因敲入效率超過90%，使用AAV6 DNA模板在B細胞、T細胞和NK細胞中的基因敲入效率在85%-95%之間。這幾種重要的臨床相關細胞類型中的實驗數據證明了，基于病毒載體或非病毒載體的SLEEK技術均可實現高效基因敲入。

SLEEK基因編輯技術的原理圖

為了驗證SLEEK技術在生成iPSC分化的NK細胞（iNK）對實體瘤治療的效果，研究團隊使用SLEEK技術在iPSC的GAPDH位點敲入CD16和mbIL-15。然后將這些CD16-mbIL-15雙重敲入的iPSC再分化為iNK細胞。敲入CD16能夠增強抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用（ADCC），而敲入膜結合白介素-15（mbIL-15）能夠增加IL-15信號傳導，從而增強iNK細胞的存活和擴增。

這些雙重基因敲入的iNK細胞在體外和體內均顯示出腫瘤殺傷能力和持久性的顯著增加，研究團隊將其歸因于強內源性GAPDH啟動子驅動了CD16和mbIL-15的高效表達。

總的來說，SLEEK技術可以在B細胞、T細胞、iPSC及NK細胞中實現高效 敲入基因，同時還能確保這些敲入基因的長期穩定表達。從這一點來看，SLEEK技術將促進基于基因編輯細胞療法大幅改進，包括CAR-T和CAR-NK等。Editas 公司表示，相信SLEEK技術是實現下一代細胞治療藥物高效多重基因敲入的最佳方法。

參考資料：

https://www.nature.com/articles/s41587-023-01779-8

https://ir.editasmedicine.com/news-releases/news-release-details/editas-medicine-announces-publication-nature-biotechnology