人工細胞用于腫瘤診療

人工設計改造的免疫?T?細胞正在成為強有力的癌癥藥物，腫瘤細胞免疫治療被認為是?2017?年全球生物科技最大“風口”，癌癥免疫療法還拿下了?2018?年諾貝爾生理學或醫學獎。繼以?PD-1/PD-L1?為代表的免疫檢查點抑制劑藥物在癌癥研究和治療領域大放異彩，CAR-T?療法更成為有望戰勝癌癥的重磅武器。CAR-T?技術，即采用人工合成的嵌合抗原受體（chimeric antigen receptors，CARs）在體外工程化改造T細胞。與天然的生理抗原受體不同，CARs?可以被工程化設計，識別腫瘤特異的蛋白質、糖脂、HLA?多肽復合物等。人工設計改造后的?T?細胞經過擴增再回輸患者體內，特異性識別、結合、殺傷癌癥細胞，從而達到靶向治療的目的。

在臨床應用領域，CAR-T?療法當前在全球正在進行?307?項臨床試驗，其中?164?項來自中國。2018?年?7?月，美國批準了諾華公司的?Kymriah（曾用名?CTL019）這一全球首個?CAR-T?產品上市，用于治療急性淋巴細胞白血病，Kymriah?產品定價為?47.5?萬美元。Kite?公司的Yescarta（KTE-C19）也緊隨其后獲批上市，產品定價?37.3?萬美元。

我國研發單位在激烈的全球競爭中不落下風，臨床試驗數量約占全球一半，靶點除?CD19?之外還包括?MCU-1、EPCAM?和?GPC3?等最新靶點。中國人民解放軍總醫院（301?醫院）已于?2014?年開始了相關臨床試驗，其研發管線也最為豐富；四川大學華西醫院、第三軍醫大學西南醫院、上海腫瘤研究所與仁濟醫院等也取得了良好療效。國內進入?CAR-T?領域的公司有藥明巨諾、復星凱特、上海昆朗、上海比昂、科濟生物、優卡迪、恒潤達生、中源協和、南京傳奇、南京凱地、北京馬力喏、西比曼和博雅控股等。

CAR-T?技術在新靶點尋找、實體瘤攻克、通用型生產等方面，仍需不斷改善。在基礎研究領域，科學家也在利用合成生物學手段，不斷設計性能更優的人工細胞。近期研究進展包括：

深圳市第二人民醫院團隊利用邏輯“與門”及“信號連接器”概念，設計構建基因線路進行膀胱癌細胞識別和治療。該團隊利用?CRISPR-Cas9?系統成功構建了攜帶邏輯“與門”的基因線路，利用膀胱癌特異性啟動子?UPⅡ和端粒酶逆轉錄酶作為輸入信號：當兩種啟動子均激活時，方可啟動下游信號（如熒光素酶）的表達，從而將膀胱癌細胞與其他細胞實現有效區分；當輸出信號為細胞凋亡相關分子，則還可實現特異性殺傷目的。該研究為膀胱癌和其他腫瘤檢測和治療提供了一個標準化的合成生物學平臺，對開發新的腫瘤生物治療器件具有重要的指導意義。該團隊還創造性地提出“信號連接器”概念，即將發揮內源蛋白識別功能的核酸適配體?RNA?與發揮靶點?mRNA?識別功能的引導?gRNA?連接，這種新型“信號連接器”可在細胞內特異性識別癌信號通路關鍵蛋白分子，并進一步借助?gRNA?靶向抑制癌信號分子的翻譯效率，從而在診斷上定量檢測多個層面的生物信號，綜合判斷膀胱癌細胞所處的疾病狀態，并在治療上利用重新構建的基因線路替代膀胱癌細胞內原已受損的基因線路使細胞恢復到正常狀態，從而達到了精準診斷、特異高效治療腫瘤的目的。

加利福尼亞大學團隊合成了細胞感應分子——Notch（包含新的外部傳感部件和新基因活化部件）用于殺死腫瘤細胞。研究表明，Notch?分子可以讓細胞在體內識別多種分子并打開特定基因的響應。例如，細胞會感應分子損傷并打開刺激修復的基因，或感應癌癥相關分子并激活相應功能基因，促使免疫系統殺死腫瘤細胞。它們還可用于感應微小人造支架的蛋白質，令細胞分化填充膀胱、肝臟或生成替代器官。

基于癌細胞與正常細胞的基因表達譜的顯著差異，麻省理工學院團隊研發了自動檢測癌癥信號的合成基因線路，專門區分癌細胞和非癌細胞，觸發機體免疫系統攻擊癌細胞。利用病毒載體將基因線路呈遞給目標細胞后，合成啟動子就會與腫瘤細胞的特定活躍蛋白結合，完成自身活化；當兩種癌癥啟動子同時被激活后，基因線路才會自動打開；隨后，各種功能蛋白（細胞表面蛋白、細胞因子、趨化因子等）就會引導?T?細胞識別和殺死腫瘤細胞。