转座子用于 CAR-T 细胞基因转导

转座子用于 CAR-T 细胞基因转导概述

自然界中,转座子是含有转座酶基因的离散 DNA 片段,侧翼是含有转座酶结合位点的末端反向重复序列(TIR)。转座酶与 TIR 结合并从一个位置“切割”转座子并将其“粘贴”到新的位点(称为转座)。基于转座子的载体系统,如睡美人(Sleeping Beauty,SB)系统的建立是利用转座将感兴趣的基因引入宿主基因组中。SB 转座子以完整形式整合到染色体 DNA 中,消除了逆转录病毒载体重排或随机突变的风险。同时,与逆转录病毒载体类似,稳定的基因组整合可使目的基因长期有效表达。SB 转座子的基因组整合是比较随机的,需要一定的方法来提高这些非病毒载体的安全性。

转座子在 CAR-T 细胞基因转导中的应用

病毒基因转移系统具有许多使其成为 T 细胞遗传修饰载体的优点。然而,它们的致病性和潜在的插入诱变可能性在人类临床试验中存在显著的监管障碍。正因如此,重要的临床前和临床研究一直致力于开发不依赖病毒结构的可替代载体系统。转座子和 mRNA 电穿孔技术是目前研究比较多的两类非病毒载体系统。这里我们简单介绍转座子在 CAR-T 细胞构建中的应用。

利用转座子构建 CAR-T 细胞原理示意图
图1. 利用转座子构建 CAR-T 细胞原理示意图 (来源:“Genetic Modification of T Cells”)

转座子是由一个携带 CAR(转座子)的质粒和另一个携带转座酶的质粒组成的双组分系统。首先,两种组分被电穿孔到外周血单核细胞(Peripheral Blood Mononuclear Cell, PBMC)中,表达的转座酶作用于 CAR 两侧的末端反向重复序列( terminal inverted repeat, TIR),切割 CAR(转座子)并随后整合到靶细胞基因组中的 TA 二核苷酸序列上。转座和稳定的基因组整合完成后,T 细胞表面就能表达出 CAR 蛋白。一般电穿孔后 3-4 周内即可产生临床上足够数量的 CAR-T 细胞,目前,这些细胞的安全性和有效性正在临床恶性肿瘤的治疗中进行测试。

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. Izsvák Z, Hackett P B, Cooper L, Ivics Z. Translating Sleeping Beauty transposition into cellular therapies: Victories and challenges. Bioessays. 2010, 32, 752–767.