「重新定線」細胞有望實現對癌症進行針對性治療

真正靶向癌症治療的主要挑戰是癌症對免疫系統的抑制。西北大學的合成生物學家現在已經開發了「重新布線」免疫細胞來翻轉這種作用的一般方法。

這項研究的資深作者約書亞·倫納德說：「現在癌症治療中最有前途的一個領域是免疫治療 - 利用免疫系統對抗廣泛的癌症。 「我們最終完成的簡單細胞重組可以幫助克服腫瘤部位的免疫抑制，這是在這一領域取得進展的最大的困難之一」。

當患癌症時，在腫瘤部位分泌的分子使許多免疫細胞失活。西北地區的研究人員在人類免疫細胞中進行基因工程改造，以在直接環境中感測腫瘤衍生的分子，並且通過改造是的細胞變得更有活性而不是更少地應答。

這種定製的功能，在自然界中沒有觀察到，在臨床上是吸引人的並且與癌症免疫治療相關。重新布線細胞輸入和輸出功能的一般方法應該有助於戰鬥其他疾病，而不僅僅是癌症。

「這項工作是由臨床觀察的動機，我們可能知道為什麼身體出現問題，以及如何糾正，但我們缺乏工具，將這些見解轉化為治療方案，」Leonard說。 「通過我們開發的技術，我們可以首先想像一個我們希望存在的細胞功能，然後我們的方法使我們能夠通過設計構建一個執行該功能的細胞」。

目前，科學家和工程師缺乏對細胞進行編程以從醫學角度看待醫生可能希望它們展示的所有功能的能力，例如僅在接近腫瘤時才變得有活性，但是這項研究解決了這個問題，Leonard說。

Leonard是McCormick工程學院化學和生物工程副教授，致力於將合成生物學融入醫學。他還是西北大學的Robert H. Lurie綜合癌症中心的成員。

研究結果有賴於Leonard的團隊與西北大學Feinberg醫學院的臨床腫瘤學家，免疫學家和基本癌症研究者以及其他合成生物學家的豐富合作。

該研究將於12月12日由自然化學生物學雜誌發表，此文章提供了第一種合成生物學技術的細節，使研究人員能夠改變哺乳動物細胞如何感知和響應一大類生理相關的線索。凱利A.施瓦茨，研究生就讀於Leonard的研究小組，是研究的第一作者。

「這項工作是令人興奮的，因為它解決了在該領域的關鍵技術問題，」施瓦茨說。 「使用工程細胞作為可編程治療過程有了巨大的希望，它將採取這樣的技術來真正實現這一目標。」

從培養的人T細胞開始，研究團隊基因改造細胞的輸入和輸出，包括增加感測模式，並建立與癌症免疫治療相關的細胞。

具體來說，工程細胞感測血管內皮生長因子（VEGF），一種在直接操作並在某些方面抑制免疫反應的腫瘤中發現的蛋白質。當重新接線的細胞在其環境中感測VEGF時，這些細胞通過分泌白細胞介素2（IL-2）而不是被抑制來響應，所述白介素2（IL-2）是刺激附近的免疫細胞在該位點特異性激活的蛋白質。正常未修飾的T細胞暴露於VEGF時不產生IL-2，因此工程化的行為是有用的和新穎的。

這項工作是在培養的細胞中進行的，接下來的技術將在動物研究中進行測試

雖然Leonard的團隊最初專註於應用這種細胞編程技術來實現癌症免疫治療，但它可以很容易地擴展到不同的細胞工程目標和治療應用中。 Leonard的「部件」也是故意模塊化的，使得它們可以與其他合成生物學創新相結合，以編寫更複雜的蜂窩程序。

「為了真正加快我們將科學見解轉化為治療的速度，我們需要能夠快速嘗試新想法的技術，在這種情況下，通過建立表現出所需生物功能的活細胞，」Leonard說。

「我們的技術還為基礎研究提供了一個強大的新工具，使生物學家能夠測試其他不可測試的理論，關於細胞如何協調其在複雜的多細胞生物體中的功能，」他說。

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