“我們發(fā)明了細胞大小的‘無人工廠’，光一照就‘開工’，能讓腫瘤切除手術后的復發(fā)可能性大大降低?！?0月31日，華東師范大學醫(yī)學合成生物學研究中心執(zhí)行主任葉海峰告訴科技日報記者，“無人工廠”由合成生物學設計，能夠生產出免疫調控細胞因子，指揮機體清除殘存癌細胞。這一成果近期發(fā)表在《自然·通訊》上。

腫瘤細胞識別有“盲區(qū)”

手術切除仍然是實體瘤的主要治療方法，但再精準的手術也不可能把腫瘤細胞清理得“一個不留”。切除后，癌細胞還零星存在，不斷潛逃誘發(fā)新癌變。因此，腫瘤的復發(fā)和轉移成為腫瘤治療領域一直難以攻克的難題。

(資料圖片)

“人體的免疫系統對于潛逃的腫瘤細胞存在不敏感、不識別等問題，造成了‘盲區(qū)’。”葉海峰表示，腫瘤細胞的存在是客觀的，但可以通過激活免疫細胞增強機體免疫系統圍剿腫瘤細胞的能力。

據介紹，切除腫瘤的同時，輔之以免疫調控的療法，正在成為腫瘤治療的新方案。多種藥物和基于細胞的技術被發(fā)展起來用于增強身體自然免疫系統以對抗癌癥。

“在人體內實現免疫增強目前來說還是存在風險的，因為難以解決控制的問題，就有過度激活的可能，從而危及生命?！比~海峰表示，信號因子的釋放、遞送等過程都要解決“可控”的問題。最理想的狀態(tài)是，在得到“指令”的時候馬上能生產出“吹哨”因子，指令消失后即可停止，就像工廠里的生產線一樣。

細胞級“無人工廠”實現光控

通過程序的設計實現生物學因子精準可控地釋放，是合成生物學的技術優(yōu)勢。但是，用什么控制呢？

在設計“無人工廠”之初，葉海峰考慮了多種控制的方案。物理信號、化學信號、電信號等都可以作為“指令”的傳遞載體。但當意識到光遺傳學的手段發(fā)展起來之后，光作為“指令”載體的絕對優(yōu)勢讓葉海峰果斷放棄了其他手段。

“光可以實現遠程、無痕，這樣地優(yōu)勢是無法比擬的。”葉海峰說，與其他信號相比，光信號的非侵入性方式在臨床安全性方面非?？少F，且能夠對細胞活動進行明確的調節(jié)。

葉海峰團隊發(fā)明的遠紅光控制的免疫調節(jié)工程細胞，解決了三方面的問題，即調控問題、生產問題、自保問題——

團隊先前開發(fā)了一種基于遠紅光誘導遺傳模塊的光遺傳工具，將這一工具嵌入到活細胞工廠中，解決精準調控問題；

由于細胞工廠的高擴容能力，研究團隊將多種免疫治療細胞因子（IFN-β、TNF-α和IL-12）均納入生產系統，解決“吹哨”因子的裝配和生產問題；

細胞工廠組裝成功后，還需要前往人體中。免疫系統可能將外來物清除，團隊通過將“細胞工廠”封裝在水凝膠支架中，需要解決自保問題。

葉海峰說：“分析表明這既能保護細胞不被破壞，也能保障工廠里的‘生產線’在收到光信號后的穩(wěn)定、長期、可調控地生產。”

在黑色素瘤切除小鼠模型上的實驗也證明了這一點?！凹毎S”放在手術傷口部位后，遠紅光光照兩小時即可控制表達釋放免疫調節(jié)細胞因子IFN-β、TNF-α、IL-12。

“這些‘吹哨’因子調動小鼠自身免疫系統殺傷殘余的腫瘤細胞，防止腫瘤復發(fā)和轉移。”葉海峰說，相較于傳統治療方式，工程細胞植入組的小鼠未見腫瘤復發(fā)，血清中抗腫瘤相關細胞因子濃度顯著升高，脾臟和外周血中NK細胞、T細胞以及它們的活化細胞占比均顯著升高，中央記憶型T細胞占比顯著升高，且不會發(fā)生免疫系統過度激活。

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