來自MIT的研究人員開發(fā)了一個合成基因電路，當(dāng)它們發(fā)現(xiàn)疾病的跡象時，能夠觸發(fā)身體的免疫系統(tǒng)攻擊癌癥。這個電路，在發(fā)現(xiàn)兩個特定的癌癥標(biāo)記時，能夠激活治療應(yīng)答，研究發(fā)表在zui近的《Cell》雜志上。

免疫療法已經(jīng)被認(rèn)定具有抗擊大范圍癌癥的潛力。在數(shù)個近期的臨床試驗(yàn)中，這種方法已經(jīng)被成功論證，根據(jù)MIT生物工程、電氣工程以及計算機(jī)科學(xué)助理教授Timonthy Lu表示。

Timonthy Lu

“有很多臨床數(shù)據(jù)近期表明，如果你可以通過一種正確的方式刺激免疫系統(tǒng)可以使得它能夠識別癌癥，”Lu說，他是麻省理工學(xué)院電子產(chǎn)品研究實(shí)驗(yàn)室合成生物學(xué)小組的負(fù)責(zé)人。“其中一些好的例子就是被稱為檢查點(diǎn)抑制劑的，癌癥可以阻止T細(xì)胞殺死它們。現(xiàn)在有一些抗體開發(fā)用來阻斷這些抑制信號，允許免疫系統(tǒng)攻擊癌癥。”

盡管取得了這樣的成功，免疫療法依然受限于腫瘤特異性抗原的缺乏，這些抗原可以觸發(fā)免疫系統(tǒng)對特定的癌癥有所應(yīng)答。一些療法進(jìn)行全身系統(tǒng)性治療的時候所表現(xiàn)出來的毒性也是一個障礙。

而且，治療并不是在所有案例中都會成功。實(shí)際上，即使在一些非常成功的試驗(yàn)中，也只有30%-40%的患者會對治療有所應(yīng)答，Lu表示。

有鑒于此，現(xiàn)在科學(xué)家們正在推動開發(fā)聯(lián)合療法，幾種不同但是互補(bǔ)的療法結(jié)合起來共同提升免疫應(yīng)答。因此，例如，如果一種類型的免疫療法用來敲除一個癌癥產(chǎn)生的抑制信號，腫瘤通過上調(diào)第二信號來響應(yīng)，而其他的療法則可以靶向這個信號，Lu指出。

“我們的信念是需要開發(fā)一種更具有特異性、靶向性的免疫療法，能夠在腫瘤的病灶處起效，而不是在整個身體系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行治療，”他說，“第二，我們想要從一個包中可以產(chǎn)生多種免疫療法，因而可以從多重渠道刺激免疫系統(tǒng)。”

為了達(dá)到這一目的，Lu和MIT博士后Lior Nissim 和 Ming-Ru Wu組成的團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個用DNA設(shè)計編碼的基因電路，用于區(qū)分癌細(xì)胞和非癌細(xì)胞。

基因電路可以定制對不同的腫瘤應(yīng)答，是基于電子學(xué)中使用的簡單的與門（AND gate）。這些與門只在當(dāng)電路的兩個輸入都存在的時候才會開啟。

癌細(xì)胞與正常的細(xì)胞在基因表達(dá)譜中有所不同，因此研究人員開發(fā)了合成啟動子——這是一段設(shè)計好的DNA序列，僅在癌細(xì)胞中啟動基因表達(dá)。

基因電路會通過病毒遞送到身體受影響區(qū)域的細(xì)胞中。合成啟動子被設(shè)計成能夠與特定的在腫瘤中活躍的蛋白相結(jié)合，使得啟動子開啟。

“只有當(dāng)兩個癌癥啟動子都活躍的時候，基因電路才會開啟，”Lu說。

這使得基因電路相對于現(xiàn)有的療法可以更加的靶向腫瘤，因?yàn)樗枰獌蓚€癌癥特異性信號才能存在才能響應(yīng)。

一旦激活，基因電路表達(dá)的蛋白被設(shè)計成指導(dǎo)免疫系統(tǒng)靶向腫瘤細(xì)胞，包括表面T細(xì)胞接合劑蛋白，可以命令T細(xì)胞殺死細(xì)胞。基因電路也會表達(dá)檢查點(diǎn)抑制劑，設(shè)計成用于給T細(xì)胞的活力“剎車”。

當(dāng)研究人員在體外測試基因電路時，他們發(fā)現(xiàn)它可以在很多正常的卵巢細(xì)胞和許多其他類型細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)卵巢癌細(xì)胞。

然后，他們在植入了卵巢癌細(xì)胞的小鼠中測試了基因電路，研究結(jié)果表明，基因電路可以觸發(fā)T細(xì)胞找到并殺死癌細(xì)胞而不傷害周圍的其他細(xì)胞。

zui終，研究人員顯示了基因電路可以很容易的轉(zhuǎn)化為靶向其他癌細(xì)胞。這對于它能夠應(yīng)用于實(shí)際的癌癥治療非常的有利。

“我們鑒定了其他的選擇乳腺癌的啟動子，當(dāng)它們編碼到基因電路中，它就可以靶向乳腺癌細(xì)胞而不是其他類型的細(xì)胞，”Lu表示。

zui終，他們希望可以使用這一系統(tǒng)來靶向其他的疾病，例如類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、炎性腸道疾病以及其他自免疫疾病。這一進(jìn)步開啟了抗擊癌癥的新戰(zhàn)線。

研究人員現(xiàn)在計劃在一系列癌癥模型中更全面地測試電路。他們還打算開發(fā)一種電路的交付系統(tǒng)，使得它既靈活又易于制造和使用。(生物谷Bioon.com）侵刪