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Cell:MIT 黑科技竟能让癌细胞纷纷自首,主动向免疫系统投案!

来源:学术经纬 2017-10-20 11:03

免疫疗法有潜力对抗多种癌症。自这一概念走入临床以来,我们已经见证了一个又一个奇迹的诞生。原本无药可治的恶性癌症,也能被免疫疗法消灭。

“最近许多临床数据表明,如果你能正确地刺激免疫系统,你就能让它识别癌症,”麻省理工学院(MIT)的合成生物学项目负责人 Timothy Lu 教授说道。但他也同样指出,免疫疗法不是万能药。即便是在最佳的案例中,也只有 30%-40% 的患者对免疫疗法有反应。

为此,目前许多研究人员正在开发全新的免疫疗法,并希望不同的疗法之间能形成互补,促进免疫系统的抗癌活性。Lu 教授也是诸多投入这一领域的科学家之一。“我们需要开发更特异的免疫疗法,让它只在肿瘤附近生效,而不是作用于全身,”他说道:“同时,我们也希望能用多种方法来激活免疫系统。”

为了实现这一目标,Lu 教授从电子工程中得到了灵感——在数字逻辑中有一个叫做“与门”的概念。简单来说,只有当事件 A 和事件 B 同时发生时,才会启动下一步。我们能不能设计出一种“基因电路”,当与癌症相关的事件 A、B 发生时,就像斗牛士挥舞红布那样,让免疫系统对癌细胞发起冲锋呢?

癌细胞本身的特性给了研究人员们可趁之机。众所周知,癌细胞与健康细胞有着很大的区别,其原因在于癌细胞内部有着独特的基因表达模式。Lu 教授与他的团队基于这点,设计了一整套病毒递送的基因表达体系。这套体系里的基因表达启动子能与癌细胞特异蛋白相结合,“只有两种启动子同时被激活后,整个基因表达体系才能运作。”Lu 教授说。理论上看,这套系统很难影响到正常细胞。

而它对癌细胞来说却是致命的。一旦激活,这套体系就会产生具有免疫原性的细胞表面蛋白、细胞因子、趋化因子、以及免疫检查点抑制剂抗体。在免疫系统看来,这简直就是癌细胞的投案自首。它们也会毫不留情,将癌细胞消灭。

理论归理论,这个系统那么复杂,它真能如研究人员所愿,针对性地杀死癌细胞吗?在体外实验中,Lu 教授的团队首先验证了这一体系的可行性。在培养的细胞中,他们发现“基因电路”能有效地让免疫系统发现并攻击卵巢癌细胞,而不影响其他非致癌性的卵巢细胞。

这一积极结果鼓舞了研究人员。随后,他们将实验推进到了动物体内。在小鼠模型中,研究人员们也观察到了良好反应!对于接种有人类卵巢癌的小鼠,这一“基因电路”同样能杀死癌细胞,而不伤及周围的正常细胞。更令人兴奋的是,这一体系有望应用于其他癌症。

“我们也发现了能选择性用于乳腺癌的启动子。当我们植入基因电路时,它能让乳腺癌细胞与其他细胞区分开来。”Lu 教授评论说。

这项重量级的研究今日在线发表在了顶尖学术期刊《细胞》上。一些研究人员指出,它不仅可以用来治疗癌症,还可以治疗其他与免疫系统有关的疾病,如类风湿性关节炎、炎性肠病、或是其他自身免疫疾病。这也是 Lu 教授与团队未来的方向之一。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

[1] Synthetic RNA-Based Immunomodulatory Gene Circuits for Cancer Immunotherapy

[2] Gene circuit switches on inside cancer cells, triggers immune attack

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