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利用CRISPR编辑干细胞抵抗关节炎
人阅读 发布时间：2017-05-02 09:04
利用CRISPR编辑干细胞抵抗关节炎
图片来自Stem Cell Reports, doi:10.1016/j.stemcr.2017.03.022
在一项新的研究中，研究人员利用新的基因编辑技术改造小鼠干细胞，使得它们能够抵抗关节炎和其他的慢性疾病导致的炎症。这些经过改造的干细胞，被称作SMART细胞（Stem cells Modified for Autonomous Regenerative Therapy，干细胞经修饰用于自主再生疗法），产生制造一种抗炎性生物制剂药物的软骨细胞。在理想情况下，这些软骨细胞将替换关节炎性软骨，同时保护关节和其他的组织免受慢性炎症中发生的损伤。相关研究结果于2017年4月27日在线发表在Stem Cell Reports期刊上，论文标题为“Genome Engineering of Stem Cells for Autonomously Regulated, Closed-Loop Delivery Biologic Drugs”。论文通信作者为华盛顿大学圣路易斯医学院整形外科教授Farshid Guilak博士。
SMART细胞是由来自华盛顿大学圣路易斯医学院、圣地兄弟会圣路易斯儿童医院、杜克大学和Cytex医疗公司（Cytex Therapeutics Inc.）的研究人员合作开发出来的。这些研究人员首先从小鼠尾部提取出皮肤细胞，将它们转化为干细胞。随后，利用基因编辑工具CRISPR对体外培养的干细胞进行编辑，他们移除了炎性通路中的一种关键基因，并且利用编码一种抵抗炎症的生物制剂药物的基因替换它。
当前，很多用于治疗关节炎的药物，包括依那西普（Enbrel）、阿达木单抗（Humira）和英利昔单抗（Remicade），攻击被称作肿瘤坏死因子α（TNF-α）的促炎性分子。但是这些药物的问题在于它们作用于全身而不是仅靶向关节。因此，它们干扰全身的免疫系统，并且能够让病人容易遭受感染等副作用。
在这项研究中，Guilak和他的同事们在试管中培养小鼠干细胞，随后利用CRISPR技术将一种编码TNF-α抑制剂的基因替换这些干细胞中的一种关键性的炎症调节基因。
在几天内，Guilak团队指导这些经过修饰的小鼠干细胞分化为软骨细胞和产生软骨组织。进一步的实验证实这些软骨组织免受炎症。
论文第一作者、美国加州大学旧金山分校细胞与分子药理学博士后研究员Jonathan Brunger博士说，“我们劫持一种炎性通路，构建出制造一种保护性药物的细胞。”
SMART细胞是由来自华盛顿大学圣路易斯医学院、圣地兄弟会圣路易斯儿童医院、杜克大学和Cytex医疗公司（Cytex Therapeutics Inc.）的研究人员合作开发出来的。这些研究人员首先从小鼠尾部提取出皮肤细胞，将它们转化为干细胞。随后，利用基因编辑工具CRISPR对体外培养的干细胞进行编辑，他们移除了炎性通路中的一种关键基因，并且利用编码一种抵抗炎症的生物制剂药物的基因替换它。
当前，很多用于治疗关节炎的药物，包括依那西普（Enbrel）、阿达木单抗（Humira）和英利昔单抗（Remicade），攻击被称作肿瘤坏死因子α（TNF-α）的促炎性分子。但是这些药物的问题在于它们作用于全身而不是仅靶向关节。因此，它们干扰全身的免疫系统，并且能够让病人容易遭受感染等副作用。
在这项研究中，Guilak和他的同事们在试管中培养小鼠干细胞，随后利用CRISPR技术将一种编码TNF-α抑制剂的基因替换这些干细胞中的一种关键性的炎症调节基因。
在几天内，Guilak团队指导这些经过修饰的小鼠干细胞分化为软骨细胞和产生软骨组织。进一步的实验证实这些软骨组织免受炎症。
论文第一作者、美国加州大学旧金山分校细胞与分子药理学博士后研究员Jonathan Brunger博士说，“我们劫持一种炎性通路，构建出制造一种保护性药物的细胞。”
这些研究人员也让这些小鼠干细胞/软骨细胞携带当对炎症作出反应时让这些细胞发光的基因，这样他们就可能轻松地确定它们何时作出反应。最近，他们已开始在类风湿性关节炎和其他的炎性疾病模式小鼠当中测试这些经过改造的干细胞。
如果这项研究能够在动物体内得到重现，并且随后基于此开发出一种临床药物，那么这些经过改造的干细胞或利用这些干细胞培养出的软骨将通过释放一种生物制剂药物（即TNF-α抑制剂）对炎症作出反应。这种TNF-α抑制剂将会保护Guilak团队在体外构建出的软骨细胞和特定关节中的天然软骨细胞。
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