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커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 604(2023) 이 기사 인용

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CAR T 세포 치료법은 다양한 적응증에 대한 표준 치료가 될 가능성이 있는 종양 치료 분야에서 빠르게 성장하고 있는 분야입니다. 동시에 CRISPR/Cas 유전자 편집 기술은 보다 정확하고 제어 가능한 세포 변형 방법론을 약속하면서 차세대 CAR T 세포 제품 제조에 진입하고 있습니다. 이러한 의학적 발전과 분자적 발전의 교차점은 세포 치료의 현재 한계를 극복하는 데 도움이 되는 조작된 세포를 설계하는 완전히 새로운 방법에 대한 기회를 창출합니다. 이 원고에서는 엔지니어링 피드백 루프에 대한 개념 증명 데이터를 제시합니다. 우리는 CRISPR 매개 표적 통합의 도움으로 활성화 유도성 CAR T 세포를 제조했습니다. 이 새로운 유형의 조작된 T 세포는 활성화 상태에 따라 CAR 유전자를 발현합니다. 이 인공물은 시험관 내 및 생체 내 모두에서 CAR T 세포 기능을 조절할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다. 우리는 이러한 생리학적 제어 시스템이 현재 사용 가능한 차세대 CAR 구성 도구 상자에 강력한 추가 기능이 될 수 있다고 믿습니다.

변형된 T 세포 수용체(TCR) 또는 키메라 항원 수용체(CAR)를 발현하는 유전적으로 조작된 T 세포는 종양 악성 종양을 치료하는 강력한 도구입니다1. 오늘날까지 혈액 질환에 대한 여러 CAR T 세포 치료법이 승인되었으며 다른 치료법도 임상 시험에서 평가되고 있습니다2. 현재의 모든 상용 제품은 바이러스 벡터 기반 유전자 전달을 사용합니다3. 이는 잘 확립되어 있고 상대적으로 안전한 전략이지만 몇 가지 중요한 제한 사항이 있습니다. 기계적으로 현대의 바이러스 벡터는 통제되지 않은 반무작위 통합에 의존합니다. CAR T 세포 제품으로 치료받는 환자 수가 증가함에 따라 바이러스 벡터의 안전성이 입증되고 바이러스 유전자 전달의 안전성이 보건 기관에서 인정되었음에도 불구하고 삽입 돌연변이 유발의 고유한 위험은 아직 해결되지 않은 문제로 남아 있습니다4,5,6. 따라서 차세대 T 세포 제조는 CRISPR/Cas와 같이 더 잘 제어된 유전자 편집 방법을 사용하는 것을 목표로 합니다. CRISPR/Cas는 게놈 내의 사전 정의된 위치에 정확한 표적 유전자 통합을 가능하게 합니다7. 이는 결국 편집 절차를 더욱 정확하게 만들 뿐만 아니라 유전자 통합 사이트를 활용할 수 있는 기회를 열어줍니다.

현재까지 임상적으로 사용되는 모든 CAR 유전자 카세트는 강력하고 구성적으로 활성인 인공 프로모터에 의해 구동되어 생리학적 환경에서 발생하는 동적 전사 조절을 덮어쓰고 활성화 동역학, 표현형 및 생존에 직접적인 영향을 미칩니다8. 지속적인 CAR 발현은 생체 내 고갈 및 차선의 CAR 기능으로 이어질 수 있습니다9. CRISPR/Cas 기술은 모든 내인성 프로모터의 하류로 유전자 전달을 허용하므로 조작된 프로모터 또는 외부 프로모터의 필요성을 줄이고 더 많은 생리학적 세포 변형에 초점을 맞춥니다8,10. 기본 프로모터 영역은 고도로 조절된 유전자 전사를 가능하게 합니다. 복잡한 서열 패턴은 원위 인핸서 및 관련 조절 단백질의 조절 신호를 퍼널하여 뚜렷한 전사를 유도합니다. 정교한 생리학적 유전자 조절을 보존하면 분화된 세포 제품을 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다. CAR 및 조작된 TCR의 더 나은 표적화는 내인성 TCR 프로모터의 제어하에 인공 유전자를 삽입하여 보다 생리학적(트랜스)유전자 발현을 제공함으로써 편집된 T 세포의 효능 및 기능에 명확한 이점을 제공한다는 것이 입증되었습니다.

또한, 잘 설계된 편집 전략은 CAR 매개 살해의 정확성을 향상시킬 수 있습니다. CAR T 세포는 표적 항원(예: CD7, CD19 또는 BCMA)을 발현하는 세포의 용해에 매우 강력하지만 건강한 세포와 ​​비정상 세포를 구별하지는 않습니다13,14,15. 따라서 종양 제거라는 초기 작업을 수행한 후 CAR T 세포는 동족 항원을 발현하는 모든 세포를 계속 공격합니다16. 지속되는 CAR T 세포의 이러한 표적 외 종양 부작용을 회피하기 위한 여러 접근법이 제안되었습니다. 예를 들어, CAR T 세포는 CAR T 세포에 공동 발현되는 합성 "킬 스위치"에 대한 항체를 전신 투여함으로써 완전한 종양 제거 후 근절될 수 있으며, 이는 완전하고 지속적인 B 세포 회복을 유도합니다17. 또 다른 옵션은 CAR의 mRNA 기반 일시적 발현으로, mRNA가 체계적으로 공급되는 경우에만 T 세포를 표적 세포에 대해 리디렉션합니다. 그러나 이러한 접근 방식에는 적용된 분자의 분포 동역학, 정밀도, 침투성 및 지속성을 해결하는 데 어려움이 있습니다.