以毒攻毒:科學家以 CRISPR 改造癌細胞對抗癌症

經過 CRISPR 改造的癌細胞(綠色)能夠釋放致命蛋白殺死腫瘤細胞(紅色)(圖:Khalid Shah 實驗室)

循環系統中的癌細胞具有某種「自我歸巢」能力,能夠找出並返回原本的腫瘤。研究人員最近使用基因編輯技術,改造了癌細胞,以分泌抗癌物質,讓它們返回腫瘤後,得以殺死腫瘤細胞。

經改造後的癌細胞除了能殺死其他癌細胞,更擁有內置的自殺機制,因此可以在這些細胞發展成腫瘤之前自我毀滅。這項研究近日發表於《科學轉化醫學》期刊(Science Translational Medicine)。

CRISPR 基因編輯技術

這項新研究不是首次嘗試利用癌細胞抗癌。先前的研究已使用循環腫瘤細胞,將致死病毒傳輸到非循環腫瘤細胞。但這種新技術使用了 CRISPR/Cas9 基因編輯技術來操縱抗癌細胞,並賦予抗癌細胞更複雜的特性,例如自我毀滅的能力。

羅格斯癌症研究所(Rutgers Cancer Institute)癌症生物學家帕斯奎利尼博士(Renata Pasqualini)表示:「這種新技術利用 CRISPR 技術,為親代細胞增加抗性(resistance)或敏感度(sensitivity,即容易罹患某疾病)的特徵。」

該研究可分為幾個步驟。首先,研究人員必須尋找一種能消滅多種癌細胞的蛋白分子,研究人員最終選擇了 S-TRAIL,一種能殺死多種癌細胞,但對健康細胞無害的蛋白分子。

兩種實驗方法

接著,研究團隊測試了兩種不同的方法。第一種方法使用對 S-TRAIL 蛋白有抗性的膠質母細胞瘤細胞。研究人員用 CRISPR 編輯了這些腫瘤細胞中的基因,使其能分泌大量 S-TRAIL,然後將這些細胞釋放到對致命蛋白分子敏感的癌細胞上。

第二種方法採用來自患者對 S-TRAIL 作用敏感的膠質母細胞瘤細胞,並在改造腫瘤細胞分泌 S-TRAIL 的基因之前,去除了對 S-TRAIL 作用敏感的基因。

研究人員發現,與未接受治療的老鼠相比,經由這兩種 CRISPR 改造後的癌細胞都減少了老鼠腫瘤的大小,接受治療的老鼠也活得較久。

結論

該研究共同作者波士頓布萊根婦女醫院(Brigham and Women’s Hospital)幹細胞研究員沙阿博士(Khalid Shah)表示,這兩種方法各有利弊。

沙阿博士表示,在臨床環境中使用未對 S-TRAIL 產生抗性的細胞可能「有點麻煩」。這種技術將讓醫生收集患者自身癌細胞,然後將其轉化為對抗人類特定癌症的武器。但是,利用患者自身癌細胞進行基因工程需要較長時間,可能會讓重病患者無法等待。

另一種方法則使用對 S-TRAIL 已有抗性的標準細胞建造,可以在醫院儲備,以便快速方便的使用。但這些細胞並非來自患者身體,因此有人體排斥的風險。

 

參考資料:

  1. Clemens Reinshagen, et al. (July 2018). CRISPR-enhanced engineering of therapy-sensitive cancer cells for self-targeting of primary and metastatic tumors. Science Translational Medicine
  2. Laurel Hamers (July 2018). Cancer cells engineered with CRISPR slay their own kin. ScienceNews
Andy Cheng
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明日科學副總編輯,資管碩士,熟悉軟體工程與程式設計,喜歡吸收科普和技術新知。

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