10月28日，澎湃新聞從華東師范大學生命科學學院獲悉，26日，國際學術期刊《自然-通訊》（Nature Communications）在線發表研究論文，以小鼠實驗為基礎，報告了一種用遠紅光調控的新型腫瘤免疫療法，具有潛在的臨床轉化意義。

該論文的標題是《用于癌癥術后免疫治療的光遺傳學控制的免疫治療定制細胞》（Optogenetic-controlled immunotherapeutic designer cells for post-surgical cancer immunotherapy）。

華東師范大學生命科學學院副院長、國家高層次科技領軍人才、國家重點研發計劃首席葉海峰研究員是該論文的最后通訊作者。

該研究開發的遠紅光調控的新型腫瘤免疫療法既可以解決腫瘤手術切除療法易復發和轉移的問題，也可以避免腫瘤免疫療法起效慢以及不可控性產生的非特異性免疫過度激活問題，顯著地提高腫瘤手術切除治愈率。該療法開啟了免疫抗癌新思路，同時也擴展了光遺傳學系統在生物醫學領域的應用。

癌癥作為世界醫學難題，一直困擾著人類，尤其是一些腫瘤極易復發和轉移。針對惡性實體腫瘤，手術切除仍然是目前最為推薦的治療方式，但腫瘤組織難以徹底清除干凈，且手術創傷產生的炎癥會引發免疫抑制。

作為近年來新興的一種治療方式，腫瘤免疫治療備受人們關注。它通過免激活機體自身的免疫系統去殺傷癌細胞。但該療法起效較慢，且無法控制免疫治療劑的釋放量，可能會導致免疫系統的過度激活，產生“細胞因子風暴”和休克體征。

如何將手術切除和免疫治療結合在一起，取長補短？

《用于癌癥術后免疫治療的光遺傳學控制的免疫治療定制細胞》論文10月26日在線發表

在既往研究經驗積累的基礎上，華東師范大學生命科學學院葉海峰團隊通過合成生物學造物致用的思想，融合了光遺傳學技術、腫瘤免疫治療技術以及細胞藥物遞送技術，開發了一種光控細胞藥物工廠——一種遠紅光可控的、可長期按需精準調控釋放免疫治療劑的免疫調節工程細胞（FILC）。

葉海峰向澎湃新聞解釋說，FILC是一種經過人工設計改造、重編程的間充質干細胞。研究人員在該細胞內部裝載了遠紅光調控基因表達控制開關系統。使用730nm LED 發出的遠紅光，就可以“指揮”該細胞，按需表達、釋放免疫調節細胞因子IFN-β、TNF-α、IL-12。所以說，它就是一個經過人工改造的光控智能細胞藥物工廠。

在實驗中，腫瘤手術切除后，研究人員將該免疫調節工程細胞包裹在生物相容性極高的水凝膠中，經固化后植入腫瘤切除部位，然后通過LED遠紅光進行每天光照兩小時，即可按需調控表達釋放免疫調節細胞因子IFN-β、TNF-α、IL-12，從而調動小鼠自身免疫系統殺傷殘余的腫瘤細胞，防止腫瘤復發和轉移。

該療法在黑色素瘤切除小鼠模型體內的抗腫瘤功能研究顯示，未見腫瘤復發，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、CD8+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；而對照組的腫瘤卻復發嚴重。由此可見，該療法是通過調動機體內的先天免疫和適應性免疫來發揮抗腫瘤作用的，同時可以誘導長期免疫記憶以防止腫瘤復發。

此外，研究者們還將FILC替換為強表達IFN-β、TNF-α、IL-12三種細胞因子的工程細胞，結果顯示，后者發生了免疫系統過度激活，由此驗證了光控免疫治療的精準可控優勢。

示意圖：光控細胞藥物工廠可控表達、釋放細胞免疫調節因子，實現可控的腫瘤免疫治療。

光控腫瘤免疫治療流程示意圖

該研究中，華東師范大學為第一完成單位，生命科學學院2020屆博士畢業生于袁歡、2018級博士生武鑫、王美艷副研究員為共同第一作者，華東師范大學生命科學學院葉海峰研究員和同濟大學附屬楊浦醫院蔡豐豐副教授為論文共同通訊作者。

該研究受到了國家自然科學基金委、國家重點研發計劃“合成生物學”重點專項、上海市科委合成生物學重大項目的資助。

據澎湃新聞此前報道，2017年，葉海峰課題組開發遠紅光調控的轉基因表達控制系統，并實現了智能手機遠程控制細胞釋放胰島素治療糖尿病的目標。2018年，該課題組在美國科學院院刊PNAS上報道了遠紅光調控的CRISPR-dCas9內源基因轉錄激活裝置（FACE），可實現表觀遺傳操控以及誘導干細胞分化為功能性神經細胞。2020年，該課題組在Science Advances 上報道了一個遠紅光調控的分割型split-Cas9基因編輯系統（FAST），通過對小鼠腫瘤中的致癌基因進行編輯，成果實現了光控抑制腫瘤生長。2021年，該課題組在Nature Biotechnology 上報道了新一代高靈敏光遺傳工具REDMAP技術。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33891-9