腫瘤免疫治療領(lǐng)域日前又有新發(fā)現(xiàn)。

近日，我國(guó)科學(xué)家創(chuàng)造性地開(kāi)發(fā)出通過(guò)葡萄酒成分白藜蘆醇調(diào)控的基因表達(dá)裝置，并率先將其應(yīng)用于可控腫瘤免疫治療中，實(shí)現(xiàn)了CAR-T細(xì)胞活性的精準(zhǔn)控制。

2012年，女孩Emily使用嵌合抗原受體T細(xì)胞療法（CAR-T療法）治療白血病成功，點(diǎn)燃了全世界科學(xué)家探索CAR-T療法和推廣其臨床應(yīng)用的熱情，CAR-T療法也被普遍認(rèn)為是人類(lèi)最有潛力攻克癌癥的療法之一。

而隨著CAR-T療法臨床研究的深入，這種療法帶來(lái)的副作用卻讓人始料未及，例如CAR-T療法引發(fā)的細(xì)胞因子風(fēng)暴嚴(yán)重影響了該療法的安全性，限制了其臨床推廣。目前解決細(xì)胞因子風(fēng)暴最有力的策略是控制CAR-T細(xì)胞活性，而如何安全、精準(zhǔn)控制其活性是全球科學(xué)家共同面臨的挑戰(zhàn)。

2021年8月9日，華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、上海市調(diào)控生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、華東師范大學(xué)醫(yī)學(xué)合成生物學(xué)研究中心葉海峰研究員團(tuán)隊(duì)在《美國(guó)科學(xué)院院刊》PNAS上發(fā)表了題為：“Engineering genetic devices for in vivo control of therapeutic T cell activity triggered by the dietary molecule resveratrol”的研究論文。

白藜蘆醇（Resveratrol, RES）是一種有益于人類(lèi)健康的非黃酮類(lèi)多酚化合物，在葡萄、花生、虎杖等植物中普遍存在，具有抗氧化、抗炎、抗癌及心血管保護(hù)等作用。經(jīng)過(guò)六年半的科研攻關(guān)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)構(gòu)建了由白藜蘆醇調(diào)控的轉(zhuǎn)基因表達(dá)系統(tǒng)，通過(guò)白藜蘆醇調(diào)控T細(xì)胞中CAR 的表達(dá)（ON）與抑制（OFF），從而實(shí)現(xiàn)可控的CAR-T細(xì)胞免疫治療，提高腫瘤免疫治療的安全性。

白藜蘆醇調(diào)控系統(tǒng)在CAR-T腫瘤免疫治療中的應(yīng)用  受訪(fǎng)者供圖

1. 白藜蘆醇調(diào)控轉(zhuǎn)基因表達(dá)系統(tǒng)的構(gòu)建

研究人員首先將來(lái)自于一種惡臭假單胞菌（Pseudomonas putida）中響應(yīng)白藜蘆醇的轉(zhuǎn)錄阻遏蛋白TtgR、TtgR特異識(shí)別的操縱子DNA序列OTtgR和轉(zhuǎn)錄抑制子（KRAB）/激活子（VPR）等生物功能元器件進(jìn)行理性設(shè)計(jì)、組裝和重編程，分別構(gòu)建了白藜蘆醇調(diào)控轉(zhuǎn)基因表達(dá)的抑制系統(tǒng)（RESrep device）和誘導(dǎo)系統(tǒng)（RESind device）。

團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)白藜蘆醇調(diào)控系統(tǒng)中元件的優(yōu)化，最終分別獲得了靈敏度高、誘導(dǎo)倍數(shù)高的基因表達(dá)抑制系統(tǒng)和誘導(dǎo)系統(tǒng)，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞及小鼠體內(nèi)均證實(shí)了優(yōu)異的基因表達(dá)調(diào)控效果。

2.?白藜蘆醇抑制CAR表達(dá)控制系統(tǒng)（RESrep-CAR）在體內(nèi)、外對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷

研究人員分別將白藜蘆醇抑制系統(tǒng)和誘導(dǎo)系統(tǒng)安裝至人的原代T細(xì)胞中，用于調(diào)控CAR受體的表達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)白藜蘆醇的劑量和給藥時(shí)間調(diào)控CAR-T細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的響應(yīng)程度。

3.?白藜蘆醇誘導(dǎo)CAR表達(dá)控制系統(tǒng)（RESind-CAR）在體內(nèi)、外對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷

接下來(lái)，團(tuán)隊(duì)通過(guò)白藜蘆醇誘導(dǎo)基因表達(dá)系統(tǒng)調(diào)控CAR受體的表達(dá)（RESind-CAR），實(shí)現(xiàn)了通過(guò)白藜蘆醇劑量調(diào)控CAR受體表達(dá)及CAR依賴(lài)的T細(xì)胞功能激活。體外及體內(nèi)白血病腫瘤模型鼠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也展示了RESind-CAR對(duì)CAR-T細(xì)胞激活的優(yōu)異調(diào)控效果。在白血病小鼠模型中，通過(guò)口服或者腹腔注射白藜蘆醇都可以精準(zhǔn)調(diào)控RESind-CAR T細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷，從而延長(zhǎng)了小鼠的生存時(shí)間。

通過(guò)以上路徑，該研究成功構(gòu)建了白藜蘆醇調(diào)控轉(zhuǎn)基因表達(dá)的抑制系統(tǒng)（RESrep）和誘導(dǎo)系統(tǒng)（RESind），為合成生物學(xué)的研究增添了一個(gè)有力的基因控制工具。同時(shí)研究人員實(shí)現(xiàn)了通過(guò)白藜蘆醇調(diào)控CAR-T細(xì)胞的功能，提高了CAR-T細(xì)胞的可控性，可避免由于持續(xù)激活引起的細(xì)胞因子風(fēng)暴等毒副作用，提供了一種安全可控的CAR-T細(xì)胞腫瘤免疫治療新方法。

更重要的是，白藜蘆醇具有極高的保健和藥用價(jià)值，被視為一種特別適合臨床應(yīng)用的觸發(fā)分子開(kāi)關(guān)。該研究所構(gòu)建的白藜蘆醇調(diào)控基因表達(dá)系統(tǒng)同時(shí)可用于精準(zhǔn)調(diào)控任意基因編碼的治療性蛋白（酶、抗體、激素等），可用于其它精準(zhǔn)可控的藥物遞送，為未來(lái)基于基因和細(xì)胞治療的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)提供一種安全、精準(zhǔn)可控的新工具。

該論文的第一作者為華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2016級(jí)博士生楊林鳳（已畢業(yè)），葉海峰研究員為論文的通訊作者。該研究工作受到了上海市科委、國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。