Nat Methods：科学家开发出一种能对休眠状态下CD4+ T细胞进行遗传学特性分析的新技术

2021年12月30日 讯 /生物谷BIOON/ --CD4+ T细胞是免疫系统的重要组分，其在帮助机体抵御病原体上发挥着非常关键的作用，由于在休眠状态下其拥有大量能抵御HIV感染的机制，因此其只有在极少数的情况下才会被感染，但这些少数被感染的细胞能在体内形成一种潜在的HIV病毒库，目前所使用的抗病毒药物无法抵达这种HIV病毒库，因此当CD4+ T细胞被激活后HIV就会快速扩散传播。

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理解HIV与休眠CD4+ T细胞之间的相互作用对于寻找新型治疗性手段至关重要，近日，一篇发表在国际杂志Nature Methods上题为“Rapid， efficient and activation-neutral gene editing of polyclonal primary human resting CD4+ T cells allows complex functional analyses”的研究报告中，来自德国慕尼黑大学等机构的科学家们通过研究开发了一种新方法，其或能首次实现在生理学条件下以有效且并不复杂的方式对这些特定的免疫细胞（CD4+ T细胞）进行遗传修饰，这或许能帮助研究人员深入理解这些细胞的生物学特性。

休眠的CD4+ T细胞几乎不适合进行遗传学修饰，因为现有的方法通常是以正在分裂的细胞为前提的，而根据定义，休眠的细胞是不会发生分裂的；因此，作为开发新方法的第一步，研究人员优化了培养条件，他们从健康捐赠者的血液中提取到了休眠的CD4+ T细胞后并在实验室中保持其活力长达6周时间，而不像此前只能保持3-4天，这种具有决定性的进展得益于核转染技术的进展，这种特殊方法能将试剂引入到细胞核中；利用这一技术，研究人员就能将基因剪刀CRISPR-Cas引入到休眠的CD4+ T细胞中，从而就能促进其对宿主细胞中的基因组进行靶向性的修饰，比如，以基因敲除的方式来消除基因。

这种组合非常有效，研究人员能够接触到大约98%的细胞并对其进行遗传学修饰，此外，在不激活CD4+ T细胞的情况下也能实现这一点；让研究人员特别激动的是，他们能利用单一核转染来实现同时高效消除高达6个基因，此前并没有研究人员能在原生细胞中做到这一点，而且研究人员还是从一个完整的器官中分离出来的细胞中做到的。因此，未来他们或许就能消除单个基因以及整个信号通路，并分析其功能；通过敲除相应的基因，研究人员就能设法阐明四个此前有争议的细胞因子是否在HIV感染时扮演着关键作用。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41592-021-01328-8

在此基础上，研究人员又推动了第二轮“基因敲入”（knock-in）方法，即插入额外或稍加修饰的基因，比如绿色荧光蛋白（GFP），在这种蛋白的帮助下，研究人员就能在特定的状况下分析靶向基因活性的改变，或者研究人员所标记的特定蛋白。所有这些东西加在一起就能让研究人员有机会首次调查在机体生理学状况下HIV如何与休眠的CD4+ T细胞发生相互作用。此外，研究人员还能更好地调查在HIV感染之外，休眠的CD4+ T细胞作为免疫细胞所发挥的一般作用。从长远来看，研究人员希望，更好地理解这些细胞的生物学特征或有望帮助开发新方法来从患者机体中彻底消除HIV，如今全球大约有3700万HIV感染者。

综上，本文研究结果表明，研究人员所开发的新技术或能改善对HIV生物学的分子和功能特征的理解，以及对休眠状态下的CD4+ T细胞一般免疫学功能的理解。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Albanese, M., Ruhle, A., Mittermaier, J. et al. Rapid, efficient and activation-neutral gene editing of polyclonal primary human resting CD4+ T cells allows complex functional analyses. Nat Methods (2021). doi：10.1038/s41592-021-01328-8