对许多种有机体而言，CRISPR介导的基因组编辑已成为一种构建疾病模型的强大工具，而且它的临床应用正在开发当中。预先组装的CRISPR-Cas9核糖核蛋白（ribonucleoprotein, RNP）复合物由重组Cas9蛋白和体外转录的向导RNA（gRNA）组成，能够被运送到细胞中，同时不存在将外源DNA整合到宿主基因组中的风险，并且具有较少的脱靶效应。然而，在一项新的研究中，韩国研究人员发现体外转录的gRNA（in vitro transcribed gRNA, IVT gRNA）含有5' 三磷酸（5'ppp）基团，这会激活人细胞中的免疫反应，从而导致细胞死亡。相关研究结果发表在2018年3月的Genome Research期刊上，论文标题为'CRISPR RNAs trigger innate immune responses in human cells'。
图片来自Sojung Kim。
在这项研究中，这些研究人员利用纯化的Cas9与IVT gRNA形成的复合物转染人宫颈癌细胞（HeLa细胞系）和小鼠胚胎成纤维细胞。在这些细胞中，5'ppp gRNA触发I型干扰素介导的免疫反应，以及干扰素激活的抗病毒效应蛋白（如DDX58）的表达增加，从而导致细胞死亡。
此外，这项研究证实了5'ppp gRNA对人T细胞的细胞毒性作用。Kim说，'对T细胞进行基因组编辑在开发治疗癌症和HIV感染的细胞疗法中具有很大的潜力。T细胞对gRNA中的5'ppp基团非常敏感。'T细胞表面受体CCR5参与HIV病毒入侵，因此是开发抵抗HIV感染的疗法的一种有前景的靶标。Kim等人证实利用磷酸酶预先处理IVT gRNA，移除5'ppp基团，这会显著降低T细胞引发的宿主免疫反应和细胞毒性。经过磷酸酶处理的IVT gRNA会增加CCR5的突变效率，从而导致这种HIV辅助受体在细胞表面上的呈递显著下降。
这项研究阐明了CRISPR-Cas9或CRISPR-Cpf1核糖核蛋白复合物中的IVT gRNA激活的免疫反应对人细胞的细胞毒性作用，并且提供一种阻止宿主免疫反应同时维持较高的突变效率的新方法，这为CRISPR介导的基因组编辑在治疗上的高效应用奠定基础。
参考资料：
Sojung Kim, Taeyoung Koo, Hyeon-Gun Jee et al. CRISPR RNAs trigger innate immune responses in human cells. Genome Research, March 2018, 28(3), doi:10.1101/gr.231936.117
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