AAV-SB-CRISPR筛查肿瘤内浸润的原代自然杀伤细胞揭示CAR-NK疗法的遗传性检查点

随着生物技术和基因编辑技术的飞速发展，对于提高自然杀伤（NK）细胞治疗癌症的临床潜力的研究愈发受到关注。尽管在临床治疗中充满潜力，但NK细胞疗法的成功受到多重限制的制约。在《Nature Biotechnology》上发表的一项最新研究中，研究人员基于原代NK细胞执行了一项体内腺相关病毒（AAV）-睡美人（Sleeping Beauty, SB）-CRISPR筛查，针对四种固态肿瘤小鼠模型的肿瘤浸润NK（TINK）细胞展开研究。与此同时，研究人员对TINK细胞进行了单细胞转录组景观的分析，并鉴定出了之前未曾探究的NK细胞亚群和差异表达的TINK基因。

雷鹏、保罗·A·雷瑙尔、贾科莫·斯费鲁扎、罗家杨等多位来自耶鲁大学的研究人员，于2030年完成了这项研究。他们发现，CALHM2敲除（KO）NK细胞在鼠一级NK细胞和人源嵌合抗原受体（CAR）-NK细胞中表现出了增强的细胞毒性和肿瘤浸润。通过转录组分析揭示了CALHM2-KO改变的基因和通路。本研究不仅对NK细胞的生物学功能与癌症免疫治疗有深入理解，而且对于基于NK细胞工程化免疫疗法的应用有重要启示。

研究背景

NK细胞在肿瘤免疫治疗中起着至关重要的作用。与传统的CAR-T细胞疗法相比，CAR-NK疗法可以使用异源NK来源而不涉及移植物抗宿主病（graft-versus-host disease, GVHD）的风险。然而，现有基于NK细胞的免疫治疗面临数个难题，包括数量上的稀缺，较低的增殖能力，以及在特别是下降的有效性、持续时间或肿瘤浸润方面的挑战。

因此，如何克服这些限制并提高NK细胞对肿瘤的攻击能力成为重要的研究课题。本研究的目的就是针对这一问题，通过体内AAV-SB-CRISPR基因编辑筛查技术，从基因层面入手，探索NK细胞的潜在功能及其临床应用之可能。

研究流程及结果

研究团队通过针对四种肿瘤模型设计了高密度的单向导RNA（sgRNA）图书馆，并直接在原代NK细胞中进行了体内AAV-SB-CRISPR筛查。他们从肿瘤和脾脏提取NK细胞，并采集了转录组数据。这一方面通过CRISPR水平的遗传性修改识别出NK细胞的内在功能抑制因子，另一方面通过单细胞转录组分析揭示TINK细胞内存在特定基因表达下调的现象。

通过上述研究，研究者们发现CALHM2基因敲除可以显著提高NK细胞在体外对癌细胞的杀伤能力和体内肿瘤浸润能力，并证明CALHM2敲除可以在人源化CAR-NK92细胞中增强肿瘤细胞杀伤能力，同时抑制通路分析结果显示敲除CALHM2后改变了多种通路。

研究结论及其意义

雷鹏、保罗·A·雷瑙尔和研究团队通过对在体内NK细胞进行基因筛查，成功鉴定并验证了CALHM2作为一种限制NK细胞功能的内在遗传检查点。敲除CALHM2能够显著提升NK细胞的功能，为抗癌免疫疗法带来新的思路。这一发现为NK细胞工程化提供了新靶点，对NK细胞在癌症治疗中应用具有重要的科学价值和临床应用价值。

研究亮点

• 利用体内AAV-SB-CRISPR筛查技术，成功识别出限制NK细胞功能的检查点基因CALHM2。
• 通过单细胞转录组分析揭示了TINK细胞的亚群分化。
• 验证了敲除特定基因对NK和CAR-NK细胞功能的提升效果，增加了对抗肿瘤的潜能。
• 对NK细胞的生物功能以及对癌症治疗潜力的综合理解带来了新的视角。

本研究由耶鲁大学（Yale University）的雷鹏、保罗·A·雷瑙尔、贾科莫·斯费鲁扎、罗家杨及其同事完成，并于2024年5月10日接受发表在《Nature Biotechnology》期刊上。研究通过全面的实验设计和创新技术的应用，既丰富了NK细胞的生物学知识体系，又为基于NK细胞的癌症治疗提供了新的策略和思路，表明通过精确调节NK细胞内在的功能抑制机制，可以有效地提高其对抗癌症的能力。