撰文 | 格格
T细胞作为免疫系统中至关重要的组成部分，在抵御病原体和肿瘤方面发挥着核心作用。因此，深入理解T细胞生物学对于开发有效的免疫疗法至关重要。而小鼠模型作为研究T细胞的重要工具，可以模拟人体内的免疫反应，为研究T细胞的功能和机制提供了理想平台。尽管小鼠模型为T细胞研究提供了宝贵的机会，但将T细胞基因工程应用于体内研究面临着一些挑战。传统的体内基因工程技术，例如使用AAV病毒，通常依赖于将外周血或淋巴器官中的T细胞进行体外基因改造后，再回输到小鼠体内【1-2】。这种方法虽然可行，但存在一些局限性。首先，需要将T细胞进行活化、分化和扩增，这可能导致T细胞失去其原本的生物学特性。其次，这种技术难以操控组织驻留T细胞，这些T细胞在维持免疫稳态和组织功能方面发挥着重要作用。最后，目前的技术手段难以在体内进行大规模基因编辑，这限制了我们对T细胞基因功能的研究。
近日，美国加州大学旧金山分校医学系的Justin Eyquem、William A. Nyberg研究团队以及杜克大学医学院的Aravind Asokan研究团队合作在Immunity杂志发表了文章In vivo engineering of murine T cells using the evolved adeno-associated virus variant Ark313，该研究开发了一种进化型AAV病毒（Ark313）操控小鼠T细胞的体内基因工程技术，并评估了其在体内基因传递、基因编辑和靶向整合大型DNA载体方面的潜力。
首先，研究人员比较了Ark313与自然AAV血清型的体内转导效率，发现Ark313在转导循环T细胞、脾脏T细胞和组织驻留T细胞方面均优于所有自然血清型。研究人员使用Ai9荧光报告小鼠模型验证了Ark313的转导效率，并观察到单次静脉注射Cre重组酶表达型Ark313可以实现高达25% T细胞的永久性基因修饰。
其次，研究人员探究了Ark313在免疫相关疾病模型中的体内转导能力。通过流感感染模型和寄生虫感染模型，研究人员发现Ark313能够有效转导淋巴器官中的T细胞，以及肺、脂肪组织和耳皮肤中的组织驻留T细胞。这表明Ark313能够靶向不同感染情况下产生的组织驻留记忆T细胞。然而，研究人员也观察到Ark313在肝脏中的靶向性较低，这与AAV6相比具有明显的差异。研究人员推测这种肝靶向性的降低可能是Ark313能够高效靶向循环、脾脏和组织驻留T细胞的原因之一。
为了进一步验证Ark313在体内基因编辑方面的潜力，研究人员利用CRISPR-Cas9技术对T细胞进行基因编辑，发现Ark313能够有效地将sgRNA和mCherry报告基因共同传递到T细胞中，并通过流式细胞术检测到mCherry的表达，同时观察到TCR的表达被有效破坏，证明了体内基因编辑的可行性。研究人员进一步验证了在组织驻留T细胞中也能够进行基因编辑，并通过流式细胞术观察到超过50%的mCherry阳性细胞失去了TCR的表达，证实了体内基因编辑的效率。
最后，研究人员探究了Ark313在体内靶向整合大型DNA载体方面的潜力。研究人员设计了两种载体：HITI载体和HDR载体，分别用于同源非依赖性靶向整合和同源定向修复。研究发现，Ark313能够有效地将mCherry报告基因整合到T细胞的基因组中，并且HITI载体比HDR载体在体内具有更高的整合效率。此外，研究人员还观察到HITI载体在新生T细胞中的整合效率高于HDR载体，这可能是由于HITI不需要细胞分裂，而HDR需要细胞处于分裂状态才能有效进行。
总之，该研究证明了Ark313是一种高效的体内操控小鼠T细胞基因工程工具，能够实现T细胞的转导、基因编辑和靶向整合大型DNA载体，为研究T细胞生物学和开发新型免疫疗法提供了新的可能性。
https://doi.org/10.1016/j.immuni.2025.01.009
制版人：十一
参考文献
1. Kuzmin, D.A., Shutova, M.V., Johnston, N.R., Smith, O.P., Fedorin, V.V., Kukushkin, Y.S., van der Loo, J.C.M., and Johnstone, E.C. (2021). The clinical landscape for AAV gene therapies.Nat. Rev. Drug Discov.20,173–174.
2. Mietzsch, M., Pe´ nzes, J.J., and Agbandje-McKenna, M. (2019). TwentyFive Years of Structural Parvovirology. Viruses 11, 362.
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