CRISPR-Cas9 技术携手体外扁桃体培养：精准剖析 CD4+T 细胞与 HIV 病理机制

《BIOspektrum》：Genom-Editierung von CD4+-T-Zellen in der ex vivo-Tonsillenkultur

为解决静止免疫细胞基因编辑效率低及研究 HIV 感染机制难题，研究人员用 CRISPR-Cas9 编辑体外扁桃体培养的 CD4+T 细胞，发现能高效敲除基因且不影响细胞功能，对研究 HIV 发病机制和免疫细胞相互作用意义重大。

　　

精准剖析 CD4⁺T 细胞与 HIV 病理机制的新突破

在生命科学领域，理解细胞分子机制与疾病发生发展的关系一直是研究的核心目标。尤其是在免疫学和病毒学的交叉地带，人类免疫缺陷病毒（HIV）感染相关研究至关重要。HIV 感染会引发人体免疫系统严重受损，导致获得性免疫缺陷综合征（AIDS），威胁着全球公共健康。

传统基因编辑方法在静止、非分裂的免疫细胞（如 CD4⁺T 辅助细胞）中效率较低。这一困境阻碍了对 HIV 感染机制的深入研究，因为 HIV 主要侵袭激活状态的 CD4⁺T 细胞，而外周血中静止的 CD4⁺T 细胞难以被 HIV 感染，在感染研究时需人工激活，这会干扰生理状态。同时，以往研究多集中于外周血 CD4⁺T 细胞，忽略了淋巴组织中的 CD4⁺T 细胞，二者在对 HIV 感染的易感性等方面存在显著差异。此外，组织培养的复杂性也限制了对静止 T 细胞的操作和编辑。

为突破这些困境，海德堡大学综合传染病研究中心（CIID）的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们将体外扁桃体培养系统与基于 CRISPR-Cas9 技术的高效、激活中性基因编辑相结合，探索 CD4⁺T 细胞的免疫细胞相互作用以及 HIV 病理机制。该研究成果发表在《BIOspektrum》杂志上，为相关领域研究开辟了新方向。

在研究方法上，研究人员主要运用了以下关键技术：一是 CRISPR-Cas9 基因编辑技术，通过将预先形成的 sgRNA/Cas9 复合物（核糖核蛋白复合物，RNP）经核转染导入细胞，实现对特定基因的编辑；二是体外扁桃体培养技术，先从扁桃体组织获取单细胞悬液，去除死细胞后，使单细胞重新聚集形成具有免疫功能的类似器官结构进行培养。

研究结果如下：

1. CRISPR-Cas9 编辑静止 CD4⁺T 细胞的效率：研究人员利用 CRISPR-Cas9 技术，将针对 CXCR4 基因（编码 HIV 病毒共受体）的 RNP 复合物核转染至扁桃体来源的 CD4⁺T 细胞。结果显示，在无需额外刺激的情况下，一周内超过 90% 的 CD4⁺T 细胞中 CXCR4 蛋白出现缺失，而 CD4 阴性细胞仍保持 CXCR4 阳性。这表明 CRISPR-Cas9 技术在静止 CD4⁺T 细胞中具有高效的基因编辑能力。
2. 对 HIV 感染的影响：由于 CXCR4 是依赖 CXCR4 共受体的 HIV 病毒进入 CD4⁺T 细胞的关键，CXCR4 基因敲除后，病毒无法感染 CD4⁺T 细胞。在改良的扁桃体培养体系中，通过 CXCR4 敲除，成功高效地阻止了 HIV 对 CD4⁺T 细胞的感染。
3. 对细胞功能和培养体系免疫活性的影响：重要的是，这种基因编辑操作并未对 CD4⁺T 细胞的一般特性和功能产生负面影响，也未损害整体培养体系的免疫活性。这为在扁桃体组织环境中进一步研究 HIV 发病机制和免疫细胞相互作用奠定了良好基础。

研究结论表明，将体外扁桃体培养与 CRISPR-Cas9 编辑静止 CD4⁺T 细胞相结合的实验方法是可行且有效的。该方法不仅可以用于研究 HIV 感染机制，还为更广泛的免疫学研究提供了新途径。通过精准编辑特定基因，研究人员能够深入剖析免疫细胞在健康和疾病状态下的分子机制。

在讨论部分，研究人员指出，虽然该研究取得了重要进展，但仍存在一些需要改进的地方。例如，培养体系的长期稳定性，尤其是在敲除编码降解速度较慢的目标蛋白的基因时，需要进一步优化。此外，基因敲除的特异性依赖于良好的细胞分离试剂，而合成组织模拟物、基于芯片的培养模型以及更多细胞类型特异性工具的发展，有望克服这些限制，进一步拓展该研究方法的应用范围。

总的来说，这项研究为 HIV 研究和免疫学领域提供了重要的技术手段和理论依据。通过解决静止免疫细胞基因编辑难题，研究人员能够更深入地了解 HIV 感染过程中的分子机制，为开发新的治疗策略和干预措施提供了可能。同时，该研究方法也为其他涉及免疫细胞功能和疾病机制的研究提供了借鉴，推动了生命科学和健康医学领域的发展。