Sebuah rendering artistik dari sel T yang ditingkatkan CRISPR yang menyerang tumor. Penelitian telah menunjukkan bahwa sistem pengeditan gen CRISPR dapat memodulasi perilaku sel T untuk menjadikannya pembunuh kanker yang lebih baik tanpa benar-benar mengedit gennya. Kredit: Studio Ella Maru
Platform berbasis CRISPR telah menemukan banyak gen yang berpotensi meningkatkan terapi sel T untuk pengobatan kanker.
Para peneliti di Duke University memiliki teknologi CRISPR yang canggih untuk analisis fungsi gen dalam sel kekebalan manusia dalam skala besar. Mereka menemukan bahwa satu pengatur utama dalam genom dapat memprogram ulang jaringan gen yang luas dalam sel T, sehingga secara signifikan meningkatkan kemampuan mereka untuk membunuh sel kanker.
Regulator utama disebut BATF3 dan merupakan salah satu dari beberapa gen yang diidentifikasi dan diuji oleh para peneliti untuk meningkatkan terapi sel T. Target-target ini, dan metode yang dikembangkan untuk mengidentifikasi, menguji dan memanipulasinya, dapat membuat terapi kanker sel T dapat dilakukan. saat ini digunakan dan sedang dikembangkan agar lebih mujarab. Dikombinasikan dengan kemajuan lainnya, platform ini juga dapat memungkinkan versi terapi yang umum dan siap pakai serta perluasan ke bidang penyakit lain seperti gangguan autoimun.
Hasilnya baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Genetika Alami.
Tantangan dalam Terapi Sel T dan Metodologi Baru
Terapi sel T adalah pendekatan yang sudah berumur satu dekade untuk mengobati kanker. Versi yang lebih baru melibatkan pemrograman ulang pasukan utama sistem kekebalan tubuh untuk mencari dan menghancurkan sel-sel kanker yang mungkin mereka abaikan. Banyak perusahaan berupaya meningkatkan teknologi ini, sebagian besar melalui penggunaan teknik rekayasa genetika yang menginstruksikan sel T tentang cara mengidentifikasi sel kanker dan membuatnya lebih efektif dalam menghancurkannya.
Saat ini terdapat enam terapi sel T yang disetujui FDA untuk leukemia, limfoma, dan multiple myeloma tertentu. Namun, pendekatan mereka saat ini tidak berjalan baik ketika diterapkan pada tumor padat, meskipun terdapat tanda-tanda keberhasilan dalam penelitian tertentu. Tumor padat sering kali menimbulkan hambatan fisik yang besar bagi sel T untuk mengatasinya, dan banyaknya jumlah serta kepadatan sel kanker yang ditargetkan dapat menyebabkan “kelelahan sel T,” membuat penyerang kelelahan hingga tidak mampu melancarkan serangan. respons antitumor.
“Dalam beberapa kasus, terapi sel T bekerja seperti obat ajaib, namun pada sebagian besar kasus lainnya, terapi ini hampir tidak berhasil sama sekali,” kata Charles Gersbach, Profesor Teknik Biomedis John W. Strohbehn di Duke. “Kami mencari solusi generik yang dapat membuat sel-sel ini menjadi lebih baik secara keseluruhan dengan memprogram ulang perangkat lunak pengatur gen mereka, daripada menulis ulang atau menghancurkan perangkat keras genetik mereka. Demonstrasi ini merupakan langkah penting untuk mengatasi rintangan besar agar terapi sel T dapat bekerja pada lebih banyak pasien dengan jenis kanker yang lebih luas.”
Gersbach dan laboratoriumnya telah menghabiskan beberapa tahun terakhir mengembangkan metode yang menggunakan versi teknologi penyuntingan gen CRISPR-Cas9 untuk mengeksplorasi dan memodulasi gen tanpa memotongnya. Sebaliknya, ia membuat perubahan pada struktur yang mengemas dan menyimpan DNAmempengaruhi tingkat aktivitas gen yang menyertainya.
Peran BATF3 dalam Meningkatkan Fungsi Sel T
Sean McCutcheon, seorang Ph.D. kandidat yang bekerja di laboratorium Gersbach dan penulis utama studi tersebut, berfokus pada wilayah 'genom gelap' yang berubah seiring transisi sel T antar keadaan, seperti fungsional versus habis. Dia mengidentifikasi 120 gen yang mengkode “pengatur utama”, yang bertanggung jawab atas tingkat aktivitas banyak gen lainnya. Dengan menggunakan platform CRISPR, ia menaikkan dan menurunkan tingkat aktivitas target tersebut untuk melihat pengaruhnya terhadap penanda fungsi sel T lainnya yang diketahui.
Meskipun beberapa kandidat yang menjanjikan telah muncul, salah satu yang paling menjanjikan adalah gen yang disebut BATF3. Ketika McCutcheon kemudian mengirimkan BATF3 langsung ke sel T, terdapat ribuan perubahan dalam struktur pengemasan DNA sel T, dan ini berkorelasi dengan peningkatan potensi dan ketahanan terhadap kelelahan.
“Hambatan yang diketahui dalam penggunaan sel T untuk melawan kanker adalah bahwa sel tersebut cenderung 'usang' seiring berjalannya waktu dan kehilangan kemampuan untuk membunuh sel kanker,” kata McCutcheon. “Kami mengidentifikasi manipulasi yang membuat sel T lebih kuat dan tangguh dengan meniru keadaan sel alami yang bekerja dengan baik dalam produk klinis.”
Para peneliti menempatkan BATF3 melalui serangkaian tes. Hasil yang paling menarik muncul ketika mereka mengekspresi BATF3 secara berlebihan dalam sel T yang diprogram untuk menyerang tumor kanker payudara manusia pada model tikus. Meskipun terapi sel T dengan perawatan standar kesulitan memperlambat pertumbuhan tumor, dosis sel T yang sama yang direkayasa dengan BATF3 mampu memberantas tumor sepenuhnya.
Implikasi Luas dan Penelitian Masa Depan
Meskipun hasil BATF3 menarik bagi Gersbach, McCutcheon, dan anggota kelompok lainnya, mereka bahkan lebih antusias dengan keberhasilan umum metodologi untuk mengidentifikasi dan memodulasi regulator utama untuk meningkatkan kinerja terapeutik, yang telah mereka kembangkan untuk ditingkatkan. bagian dari satu dekade. Mereka sekarang dapat dengan mudah membuat profil pengatur utama kebugaran sel T menggunakan sumber sel T atau model kanker apa pun dan dalam berbagai kondisi eksperimental yang meniru pengaturan klinis.
Misalnya, pada bagian akhir penelitian, McCutcheon menyaring sel T, dengan atau tanpa BATF3, sambil menggunakan CRISPR untuk menghilangkan setiap pengatur utama ekspresi gen – totalnya lebih dari 1.600 pengatur. Hal ini mengarah pada penemuan serangkaian faktor baru yang dapat ditargetkan sendiri atau dikombinasikan dengan BATF3 untuk meningkatkan potensi terapeutik sel T.
“Studi ini sangat berfokus pada satu target tertentu yang diidentifikasi oleh layar CRISPR ini, namun kini setelah Sean dan timnya menjalankan seluruh mesin penemuan, kami dapat melakukan ini berulang kali untuk model dan jenis tumor yang berbeda,” kata Gersbach. “Studi ini menyarankan banyak strategi untuk menerapkan pendekatan ini guna meningkatkan terapi sel T, mulai dari menggunakan sel T milik pasien hingga memiliki persediaan sel T untuk berbagai jenis kanker. Kami berharap teknologi ini dapat diterapkan secara umum di semua strategi.”
Referensi: “Pengatur transkripsi dan epigenetik fungsi sel T CD8+ manusia yang diidentifikasi melalui layar CRISPR ortogonal” oleh Sean R. McCutcheon, Adam M. Swartz, Michael C. Brown, Alejandro Barrera, Christian McRoberts Amador, Keith Siklenka, Lucas Humayun, Maria A .ter Weele, James M. Isaacs, Timothy E. Reddy, Andrew S. Allen, Smita K. Nair, Scott J. Antonia dan Charles A. Gersbach, 9 November 2023, Genetika Alami.
DOI: 10.1038/s41588-023-01554-0
Penelitian ini didukung oleh Institut Kesehatan Nasional (U01AI146356, UM1HG012053, UM1HG009428, RM1HG011123), National Science Foundation (EFMA-1830957), Paul G. Allen Frontiers, Proyek Filantropi Terbuka, dan Kemitraan Terjemahan Duke-Coulter.
NewsRoom.id
