腫瘤免疫治療領(lǐng)域日前又有新發(fā)現(xiàn)。

近日，我國科學(xué)家創(chuàng)造性地開發(fā)出通過葡萄酒成分白藜蘆醇調(diào)控的基因表達裝置，并率先將其應(yīng)用于可控腫瘤免疫治療中，實現(xiàn)了CAR-T細胞活性的精準控制。

2012年，女孩Emily使用嵌合抗原受體T細胞療法（CAR-T療法）治療白血病成功，點燃了全世界科學(xué)家探索CAR-T療法和推廣其臨床應(yīng)用的熱情，CAR-T療法也被普遍認為是人類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，這種療法帶來的副作用卻讓人始料未及，例如CAR-T療法引發(fā)的細胞因子風(fēng)暴嚴重影響了該療法的安全性，限制了其臨床推廣。目前解決細胞因子風(fēng)暴最有力的策略是控制CAR-T細胞活性，而如何安全、精準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)重點實驗室、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隊在《美國科學(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）是一種有益于人類健康的非黃酮類多酚化合物，在葡萄、花生、虎杖等植物中普遍存在，具有抗氧化、抗炎、抗癌及心血管保護等作用。經(jīng)過六年半的科研攻關(guān)，研究團隊設(shè)計構(gòu)建了由白藜蘆醇調(diào)控的轉(zhuǎn)基因表達系統(tǒng)，通過白藜蘆醇調(diào)控T細胞中CAR 的表達（ON）與抑制（OFF），從而實現(xiàn)可控的CAR-T細胞免疫治療，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  受訪者供圖

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

研究人員首先將來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行理性設(shè)計、組裝和重編程，分別構(gòu)建了白藜蘆醇調(diào)控轉(zhuǎn)基因表達的抑制系統(tǒng)（RESrep device）和誘導(dǎo)系統(tǒng)（RESind device）。

團隊通過對白藜蘆醇調(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)高的基因表達抑制系統(tǒng)和誘導(dǎo)系統(tǒng)，在哺乳動物細胞及小鼠體內(nèi)均證實了優(yōu)異的基因表達調(diào)控效果。

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

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細胞中，用于調(diào)控CAR受體的表達，從而實現(xiàn)通過白藜蘆醇的劑量和給藥時間調(diào)控CAR-T細胞對腫瘤細胞的響應(yīng)程度。

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

接下來，團隊通過白藜蘆醇誘導(dǎo)基因表達系統(tǒng)調(diào)控CAR受體的表達（RESind-CAR），實現(xiàn)了通過白藜蘆醇劑量調(diào)控CAR受體表達及CAR依賴的T細胞功能激活。體外及體內(nèi)白血病腫瘤模型鼠的實驗結(jié)果也展示了RESind-CAR對CAR-T細胞激活的優(yōu)異調(diào)控效果。在白血病小鼠模型中，通過口服或者腹腔注射白藜蘆醇都可以精準調(diào)控RESind-CAR T細胞對腫瘤細胞的殺傷，從而延長了小鼠的生存時間。

通過以上路徑，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)的研究增添了一個有力的基因控制工具。同時研究人員實現(xiàn)了通過白藜蘆醇調(diào)控CAR-T細胞的功能，提高了CAR-T細胞的可控性，可避免由于持續(xù)激活引起的細胞因子風(fēng)暴等毒副作用，提供了一種安全可控的CAR-T細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值，被視為一種特別適合臨床應(yīng)用的觸發(fā)分子開關(guān)。該研究所構(gòu)建的白藜蘆醇調(diào)控基因表達系統(tǒng)同時可用于精準調(diào)控任意基因編碼的治療性蛋白（酶、抗體、激素等），可用于其它精準可控的藥物遞送，為未來基于基因和細胞治療的精準醫(yī)學(xué)提供一種安全、精準可控的新工具。

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、國家自然科學(xué)基金委、國家重點研發(fā)計劃的支持。