γ-逆转录病毒载体用于 CAR-T 细胞基因转导

γ-逆转录病毒载体用于 CAR-T 细胞基因转导概述

由于 γ-逆转录病毒载体转导效率高,并且能实现显著、持久的转基因表达,所以常用于基因治疗应用中。第一个成功的基因治疗临床试验是利用小鼠白血病病毒(Murine Leukemia Virus, MLV),一种 γ-逆转录病毒,作为基因转移载体治疗11名儿童的 X 性染色体连锁严重联合免疫缺陷(SCID-X1)。虽然大部分患者的治疗效果良好,但由于在转导造血干细胞时由载体介导的插入诱变,引起少数患者发生了白血病,因此,γ-逆转录病毒载体的安全性一直被严格监控,世界各地科学家所进行的以逆转录病毒为载体的多项研究也一度被迫终止。

后来的研究发现,由于 γ-逆转录病毒载体具有干扰整合位点侧翼基因组区域的先天性能力,如果整合发生在原癌基因或其附近,则可导致肿瘤转化。同时,全基因组分析研究表明,与随机整合相比,γ-逆转录病毒优先整合到转录起始位点和 CpG 岛附近会增加致癌转化的机会,这可能是导致 SCID-X1 患者发生白血病的原因。

目前,γ-逆转录病毒载体已被有效地用于在 T 淋巴细胞中表达嵌合抗原受体(CARs)。通常,用抗 CD3 抗体、抗 CD28 抗体以及外源性细胞因子 IL-2 刺激来自患者的外周血单核细胞(Peripheral Blood Mononuclear Cell, PBMC)以筛选并扩增外周血淋巴细胞(Peripheral Blood Lymphocyte, PBL)内的 T 细胞。随后用高效价载体包装细胞系(VCP)如 PG13 产生的载体上清液转导 T 细胞,这种包装细胞系通过 CAR 基因与反式提供的重要病毒基因(gag,pol,env)的瞬时转染产生。目前,通过 γ-逆转录病毒载体构建的 CAR-T 细胞已广泛应用于肿瘤治疗的临床试验中。

γ-逆转录病毒载体用于 CAR-T 细胞基因转导的优势

逆转录病毒载体(retroviral vector, RV)是广泛应用于临床的病毒载体。逆转录病毒的两个特征使它们特别适合作为基因转移载体:(1)大部分病毒基因组可被感兴趣的基因取代;(2)转导后,病毒基因组能永久整合到宿主细胞基因组中。

临床上比较常用的 γ-逆转录病毒载体也因其诸多优势而广受关注,如 γRV 转染范围广,能转导多种类型的细胞,但由于外周血淋巴细胞没有进行有效的循环,所以它们在被 γRV 成功转导之前需要被体外激活;病毒基因组能整合到宿主基因组,保证目的基因长期、稳定地表达;转基因负荷量大;生产技术成熟,可批量生产等。

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参考文献

1. Richard A. Morgan and Benjamin Boyerinas. Genetic Modification of T Cells. biomedicines. 2016, 4, 9

2. Cheng Zhang, Jun Liu, Jiang F Zhong, et al. Engineering CAR-T cells. Biomarker Research. 2017, 5:22

3. Cavazzana-Calvo M, Hacein-Bey S, de Saint Basile G, et al. Gene therapy of human severe combined immunodeficiency (SCID)-X1 disease. Science. 2000, 28, 669–672.