造血干细胞基因编辑产生的B淋巴细胞蛋白质工厂B lymphocyte protein factories produced by hematopoietic stem cell gene editing | Science

环球医讯 / 干细胞与抗衰老来源:www.science.org美国 - 英文2026-05-17 02:21:32 - 阅读时长4分钟 - 1619字
本研究报道了一种替代性基因编辑方法,使用少量造血干细胞和祖细胞(HSPCs)来指导抗体或货物蛋白的长期高水平表达。在小鼠实验中,从移植的HSPCs衍生的编辑B淋巴细胞被相应抗原激活,经历克隆扩增,并发育成特异性抗体合成或货物蛋白合成的浆细胞。这些细胞产生了针对HIV-1、疟疾或抗流感病毒的持久治疗水平血清抗体,提供了对异源致死性挑战的广泛保护。研究显示,仅需约7000个编辑HSPCs就足以达到治疗水平的抗体,且该系统在免疫缺陷小鼠模型中成功产生表达特异性抗体的人B淋巴细胞,为预防或治疗疾病提供了使用自我扩增B细胞蛋白质工厂的细胞疗法新范式,具有潜在的治疗应用前景。
造血干细胞基因编辑B淋巴细胞治疗性抗体广谱中和抗体细胞治疗疾病防治疫苗免疫
造血干细胞基因编辑产生的B淋巴细胞蛋白质工厂

编者摘要

经过工程改造的B细胞有可能在体内递送治疗性抗体或其他蛋白质。Hartweger等人使用编码特异性抗体的基因修饰了造血干细胞和祖细胞(HSPCs)(参见James和Zhang的观点文章)。当这些HSPCs被转入小鼠体内后,它们发育成B细胞,这些B细胞对疫苗产生反应并产生治疗量的抗体。这些B细胞经历了一些体细胞高频突变,这是一个使它们产生的抗体多样化的过程。然而,转入两组HSPCs(每组经过修饰产生不同的抗体)为递送广谱中和抗体提供了替代解决方案。HSPCs可以被修饰,使其分化为同时产生荧光蛋白和抗体的B细胞,这表明这种方法也可能用于递送其他类型的蛋白质治疗剂。——Sarah H. Ross

结构化摘要

引言

疫苗能够诱导特异性抗体的长期表达,以控制、消除或预防感染。然而,在某些情况下,例如HIV、流感或疟疾,诱导有效且持久的抗体反应仍然具有挑战性。尽管如此,某些特殊人群能够产生广谱中和抗体(bNAbs),当被动给予其他人时,这些抗体可以提供保护和治疗感染。尽管通过疫苗诱导bNAbs仍然是当务之急,但仍存在多个可能被克服或无法克服的障碍。这些障碍包括难以触及的表位,需要异常高水平的体细胞突变;产生bNAb的前体细胞相对稀缺;抗体介导的掩蔽效应;以及创建bNAbs需要大量体细胞高频突变。

研究原理

稀有的造血干细胞(HSCs)是所有血细胞的来源,包括B淋巴细胞。接种疫苗后,从大量多克隆B细胞池中选择出一小部分抗原特异性B细胞,并进行克隆扩增,分化为产生高水平持久血清抗体的浆细胞。为了检查是否可以利用这种自我扩增系统来生产一种特征明确的保护性或治疗性抗体或额外的货物蛋白,我们开发了一种方法来修饰产生B淋巴细胞的造血干细胞和前体细胞(HSPCs)。为了确定从这些前体细胞发育而来的B淋巴细胞是否可以被激活以产生高滴度的持久抗体,我们通过疫苗接种使它们暴露于相应的抗原。

研究结果

HSPCs的免疫球蛋白位点可以通过CRISPR-Cas9编辑来编码特异性抗体和额外的货物蛋白。当移植到小鼠体内时,经过基因编辑的HSPCs成熟为B淋巴细胞,这些细胞在免疫接种前就表达目标抗体和货物蛋白。通过疫苗接种使小鼠接触相应的抗原,诱导出持久的高血清滴度的插入抗体,且可以通过加强免疫进一步提高滴度。非常少量的编辑HSPCs(约7000个)就足以达到治疗水平的抗体。此外,可以组合经过编辑的HSCs以同时产生针对同一免疫原的不同抗体。产生的滴度足以中和HIV-1,抑制恶性疟原虫穿过肝细胞,并保护小鼠免受异源致死性流感感染。最后,在免疫缺陷小鼠模型中,经过编辑的人类HSPCs产生了表达特异性抗体的人B淋巴细胞。

结论

少量编辑的HSPCs可以发育成B淋巴细胞,这些B淋巴细胞通过抗原克隆扩增,产生高滴度的持久保护性或治疗性抗体和/或货物蛋白。在递送和安全性方面取得进一步进展的前提下,该系统具有未来的治疗潜力。

一种原型细胞治疗方法:通过造血干细胞基因编辑实现抗体(Ab)和额外货物蛋白的长期可增强表达。在B细胞系中的表达和通过免疫接种的扩增可以介导对致死性病毒感染的广泛保护。AAV,腺相关病毒;HDR,同源定向修复;IgH,免疫球蛋白重链位点。

摘要

长期体内生产治疗性蛋白质以及开发能够诱导针对主要病原体的保护性水平广谱中和抗体(bNAbs)的疫苗面临挑战。在这项研究中,我们报告了一种替代性的基因编辑方法,使用少量造血干细胞和祖细胞(HSPCs)来指导抗体或货物蛋白的长期高水平表达。在小鼠中,从移植的HSPCs衍生的编辑B淋巴细胞被相应抗原激活,经历克隆扩增,并发育成特异性抗体合成或货物蛋白合成的浆细胞。这些细胞产生了针对HIV-1、疟疾或抗流感病毒bNAb的持久治疗水平的血清抗体,提供了对异源致死性挑战的普遍保护。我们的数据提供了一种使用自我扩增的B细胞蛋白质工厂来预防或治疗疾病的细胞疗法范式。

【全文结束】

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