NK细胞具有杀死肿瘤细胞或病毒感染细胞的能力，而无需抗原刺激，使其成为免疫治疗的理想选择。然而，NK细胞在体内不能持续很长时间，因此它们的抗肿瘤反应是短暂的。为了克服这一挑战，Cell Stem Cell临床与转化报告中加州大学等研究人员试图从诱导多能干细胞(iPSC)定向分化NK细胞(iPSC-NK)，通过CRISPR基因编辑来创造可持续的NK细胞供应。
图1. 由人iPSC生成CISH基因敲除NK细胞
CISH基因编码的细胞因子诱导型含SH2蛋白(CIS)，是NK细胞中IL-15信号传导的关键负调控因子。
CRISPR编辑后的细胞功能分析
基因编辑是开发细胞疗法的强大工具，可应用于广泛的研究领域，但开发CRISPR编辑疗法的一个挑战是现有技术无法确认编辑后的功能。虽然基因组学通常用于分析编辑和改造的细胞，但它只能确认编辑是否正确。因此，如果您正在评估CRISPR编辑的细胞用于细胞治疗的潜力，在将其用作治疗产品之前，有必要进行功能分析，以确定这些细胞是否如预期的发挥功能。单细胞功能蛋白质组学是获得此类直接细胞信息是目前的唯一途径，而传统技术（如ELISA和流式细胞术）无法说明细胞的异质蛋白表达。
IsoPlexis功能蛋白质组学技术独特地表征单个NK细胞释放的细胞因子及其对CRISPR编辑前后免疫反应的影响，极大地提高了研究人员评估CRISPR 编辑的能力。
图2. IsoPlexis单细胞功能蛋白质组学于基因编辑细胞疗法评估流程图
CRISPR编辑的多功能NK细胞对白血病的抗肿瘤反应增强
研究人员利用IsoPlexis单细胞蛋白质组学来分析CRISPR编辑的NK细胞，验证CRISPR编辑是否真的改善了细胞功能。结果发现，与野生型iPSC-NK细胞和 PB-NK细胞相比，CISH-KO iPSC-NK细胞不仅更具多功能性，而且其功能效力增加了10倍以上。
图3. CISH-/- iPSC-NK细胞单细胞多功能性提高
如数据显示，多功能强度指数 (Polyfunctional Strength Index，分泌2种以上细胞因子的细胞% X分泌因子的强度) 帮助研究人员识别与体内结果相关的高功能和强效免疫单细胞亚群。在急性髓系白血病异种移植模型中，CISH-KO iPSC NK细胞在体内也表现出更强的抗肿瘤功能和持久性。在机制上，作者发现增强的抗肿瘤功能可归因于CRISPR编辑后增加的单细胞多功能性和mTOR介导的代谢适应度。
随着异基因疗法研究的不断增多，单细胞蛋白质组学的平台可以补足其他技术不能说明的功能异质性和有效性的细胞来寻求改进疗法的方案，帮助研究人员确定潜在疗法是否具有高效力、低细胞毒性或表现出不良免疫反应，加快了关键疗法推向市场的进程。
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Reference:
Zhu H et al. Metabolic Reprogramming via Depletion of CISH in Human iPSC-Derived NK Cells Promotes In Vivo Persistence and Enhances Anti-tumor Activity. Cell Stem Cell 27: 1-14, 2020.
