严重联合免疫缺陷(SCID)包括一系列遗传性疾病，导致免疫系统的严重恶化。
在与SCID相关的关键基因中，
RAG1
和
IL2RG
起着至关重要的作用。
IL2RG
对于T、B和NK细胞的发育、分化和功能至关重要，而
RAG1
在淋巴细胞成熟过程中通过促进V(D)J重组而对适应性免疫起关键作用。
携带这些基因突变的动物模型在其免疫系统中表现出明显的缺陷。
非人灵长类动物(NHPs)是非常适合生物医学研究的模型，因为它们在遗传和生理上与人类相似。胞嘧啶碱基编辑器(CBEs)是精确、有效地修饰基因组中单碱基突变的有力工具。它们的成功应用已经在人类细胞、小鼠和作物物种中得到证实。
2023年9月4日，暨南大学闫森及
涂著池
共同通讯在
Signal Transduction and Targeted Therapy
（IF=39）在线发表题为“
Generation of inactivated IL2RG and RAG1 monkeys with severe combined immunodeficiency using base editing
”的研究论文，
该研究提出了一种使用CBE4max系统使
IL2RG
和
RAG1
基因失活来构建免疫缺陷猴模型的方法。
经过碱基编辑的猴子表现出严重受损的免疫系统，其特征是淋巴细胞减少、淋巴样器官萎缩和成熟T细胞缺乏。此外，这些经过基因编辑的猴子能够承载和支持人类乳腺癌细胞的生长，从而导致肿瘤的形成。
总之，该研究已经成功开发了一种免疫缺陷猴模型，该模型具有使用CBE4max系统促进肿瘤生长的能力。这些免疫缺陷猴子显示出作为推进生物医学和转化研究的宝贵工具的巨大潜力。
严重联合免疫缺陷(SCIDs)包括一组遗传性疾病，严重破坏免疫系统的功能。
这导致来自胸腺和骨髓的T细胞和B细胞的缺失或减少，导致细胞和体液适应性免疫受损。SCID的发病机制主要涉及由于嘌呤代谢缺陷、通过常见γ链依赖性细胞因子受体的信号传导异常、V(D) J重组异常以及前TCR/TCR信号传导缺陷导致的前体淋巴细胞过早死亡一些基因突变已被确定为SCIDs的诱因，包括
MALT1
、
ZAP70
、
IL21R
、
FOXN1
、
CORO1A
、
RAG1/2
、
IL2RG
、
AK2
、
IKBK2
、
UNC119
、
LCK
、
TTC7A
、
CARD11
和
BCL10
。
其中，IL2RG，也被称为公共γ链，作为IL-21、IL-15、IL-9、IL-4和IL-7受体共有的IL-2受体的亚基。
IL2RG
突变导致X连锁严重联合免疫缺陷(X-SCID)，这是最常见的SCID形式，占所有病例的50%。
在X-SCID中，T和NK细胞缺失或明显减少，而B细胞表现出功能障碍，其数量正常或增加。另一个与SCID相关的基因是
RAG1
，它通过促进发育中的淋巴细胞V(D)J重组在适应性免疫中起关键作用RAG重组酶(RAG1/2)将可变(V)、多样性(D)和连接(J)基因片段随机组合，生成V(D)J外显子，编码T细胞受体和抗体的可变区。
许多丧失功能的
RAG1
突变体已被确定为人类SCID的致病因素。
这些突变体的特征是部分蛋白表达和T细胞和B细胞的有限产生，同时保持正常NK细胞的功能。
免疫系统受损的动物可分为先天性突变引起的遗传免疫缺陷或通过生物技术方法人工诱导的遗传免疫缺陷。
目前，有几种类型的遗传免疫缺陷动物模型，如小鼠、大鼠和猪。这些免疫缺陷动物在肿瘤学、干细胞治疗、免疫系统研究和传染病等领域有广泛的应用。人源化小动物模型在免疫肿瘤学研究中特别有价值，因为它们提供了临床转化的潜力。然而，针对具体情况准确选择合适的模型仍然具有挑战性。目前还不可能找到一种完全复制人类生物学所有方面的小鼠模型，而且一些SCID小鼠随着年龄的增长会出现“免疫泄漏”。这些“泄漏”导致小鼠产生少量功能性T细胞和B细胞，以及免疫球蛋白。SCID小鼠免疫泄漏背后的分子机制尚不清楚，目前还没有确定的诊断标准。
非人灵长类动物(NHPs)在系统发育上与人类高度相关，在生理上有许多相似之处，包括免疫系统特征NHPs与人类在遗传和生理上的相似之处使它们成为生物医学研究的优秀模型。因此，建立免疫缺陷猴模型势在必行。
碱基编辑猴的生成过程示意图（图源自
Signal Transduction and Targeted Therapy
）
虽然CRISPR/Cas9有望用于治疗和生物学研究，但由于它依赖DNA双链断裂(DSBs)来促进基因编辑，因此引起了人们的担忧。
CRISPR/Cas9诱导的DSBs可导致数千个碱基对的缺失，从而导致可能对有丝分裂活性细胞产生有害影响的基因型的产生。例如，当应用于人类多能干细胞时，CRISPR/Cas9可以诱导p53突变，限制了细胞替代疗法的可行性。
此外，基因编辑的效率受到插入缺失突变的高频率的阻碍，在HEK293T细胞中，CRISPR介导的同源定向修复率仅达到38%。
然而，大多数已知的遗传疾病主要是由单核苷酸多态性(SNPs)引起的。
因此，需要能够在不引入DSBs的情况下特异性地修改目标位点上的单个碱基对的方法。碱基编辑器提供了可编程性和灵活性，消除了对DSBs的需求，克服了传统Cas9核酸酶在基因编辑中的局限性。
胞嘧啶碱基编辑器(CBEs)具有胞嘧啶脱氨酶活性，已被有效地用于在包括人类、小鼠和作物在内的各种生物体的基因组中引入精确的单碱基突变。与
CBE4相比，CBE4max系统是C-G到T-A转化的增强工具，已在小鼠模型中开发和验证，随后对哺乳动物物种进行了优化。
该研究利用CBE4max系统在IL2RG和RAG1基因中引入特异性单核苷酸替代，成功实现了非人灵长类动物免疫缺陷模型的生成。
碱基编辑过程导致被编辑猴子的免疫系统明显受损，表现为淋巴细胞减少、淋巴样器官萎缩和缺乏成熟T细胞。此外，研究人员观察到人类乳腺癌细胞在碱基编辑的猴子体内存活和增殖的显著能力。这些有免疫缺陷的猴子是临床前研究的宝贵工具，并弥合了小动物模型与人类之间的差距。
它们的利用可以显著提高临床前研究的有效性，为抗癌药物的开发和再生医学领域的异源细胞或器官移植提供依据。
https://www.nature.com/articles/s41392-023-01544-y
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