生物工程技術促進人類健康進展一覽

2017年5月27日/生物谷BIOON/---本期為大家帶來的是近期生物工程技術在醫療方面的研究進展，希望讀者朋友們能夠喜歡。

doi:10.1056/NEJMc1613959

1型糖尿病讓一名43歲的女性依賴於胰島素。如今，在一項新的研究中，醫生們通過將工程胰島細胞移植到她的腹部恢復了她的身體產生這種激素的能力。這名病人在接受移植一年後仍然保持胰島素不依賴性，而且根據一篇新聞稿的報道，她是測試這種糖尿病療法效果的一項正在進行的臨床試驗的一部分。相關研究結果發表在2017年5月11日的New England Journal of Medicine期刊上，論文標題為"Bioengineering of an Intraabdominal Endocrine Pancreas"。

論文共同作者、美國邁阿密大學米勒醫學院內科醫師Camillo Ricordi教授在這篇新聞稿中說道，"測試這種新的組織工程平台的目標是初步確定產生胰島素的細胞能夠在這個新的位點發揮功能，而且隨後引入其他的技術以便實現我們的最終目標：替換1型糖尿病患者體內丟失的胰腺內分泌功能，而且無需服用抗免疫排斥藥物。"

在這項研究中，這名病人在接受移植6個月後開始表現出增加的血糖濃度和下降的胰島素水平，但是她的血液樣品分析結果表明她迄今為止還沒有返回到糖尿病狀態。

論文通信作者、邁阿密大學糖尿病研究所教授David Baidal說道，"我們正在探索一種方法來優化胰島細胞療法，以便受益於更大的人群。這項研究有望給我們提供一種不同的移植方法。"

近日，一項刊登在國際雜誌PNAS上的研究報告中，來自加利福尼亞大學的研究人員通過研究開發出了一種新型的仿生骨組織，未來有望為需要移植的患者提供新的骨髓組織。骨髓移植通常用來治療骨髓疾病的患者，在移植前，患者首先需要接受一定劑量的輻射，有時候還要聯合用藥，從而來殺死患者骨髓中存在的任何幹細胞。對患者進行預處理意味著能夠通過清理患者骨髓的空間來改善移植的成功率，從而就能夠幫助供體細胞更好的生存以及生長，而且也不會同患者自身的細胞進行競爭，但這種療法通常會帶來有害的副作用，比如噁心、疲憊、不育等。

為了解決上述問題，研究人員開發出了一種新型的骨質樣植入物，其能為供體細胞提供一定的空間，在不與宿主細胞產生競爭的情況下來幫其生存和生長，從而研究人員就不用對宿主機體先前的細胞進行清除了。研究者Varghese說道，我們還製造出了一種附骨組織來適應供體的細胞，以這種方式我們就能夠保持宿主細胞能夠繞過輻射而免於損傷。

這種新型的攜帶功能性骨髓的骨組織被填入了供體細胞，而且被植入到了小鼠的皮下組織中，這樣供體細胞就能夠生存至少6個月，而且也能夠為小鼠提供新的血細胞來源，研究者認為，未來這項研究或有望改善他們對骨髓疾病患者的治療。這些移植物或許在非惡性的骨髓疾病患者中使用較為有限，因為這些患者機體中沒有任何需要清除的癌變細胞。研究者表示，這些移植物能夠模擬機體的長骨結構，包括外骨室和內骨髓室，而且這些移植物由多孔的水凝膠基質組成，外部基質中包含有磷酸鈣礦物質，生長在礦化基質表面的移植物能夠分化成為骨骼細胞，而內部基質則能夠容納產生血細胞的幹細胞。

當植入到小鼠皮下組織後，這些結構就能夠成熟形成擁有功能血管網路以及能夠持續供應血細胞的骨髓的骨組織；四周後研究人員發現，移植的骨髓中含有宿主和供體血細胞的混合物，甚至是在24小時後這些小鼠的血液中依然循環著這些混合物。相關研究表明，所移植的骨髓具有功能性，而且供體細胞能夠在宿主細胞存在的情況下長期生長。

在另一項實驗中，研究從移植的骨髓中提取了幹細胞，並且將其植入到第二組小鼠中，這組小鼠機體中擁有被輻射和藥物所破壞的骨髓幹細胞，他們發現，所移植的細胞能夠擴散到小鼠的血液中，而且來自工程化骨組織的骨髓細胞的功能也類似於原始的骨組織。最後研究者Varghese說道，目前他們計劃開發一種新型平台來產生更多骨髓幹細胞，這或許對於後期臨床中進行細胞移植具有重要的意義。

利用先進的發酵技術，工業生物技術創業公司Manus Bio（以下簡稱Manus公司）希望讓香精香料和其他產品製造更加綠化和更加低廉，而且可能在這個發酵過程中生產出新的產品。

這家由美國麻省理工學院（MIT）創辦的創業公司開發出一種低成本的方法對細菌進行改造，使得它們具有借用自植物的複雜代謝通路，從而能夠生產一系列稀有且昂貴的成分。這些成分可用於製造無熱量的飲料、香料、牙膏、洗滌劑、殺蟲劑，甚至治療試劑和其他產品。再者，當鑒定和提取這種代謝通路中的化合物時，對這些接受改造的細菌施加更多的控制可能導致發現新的化合物成分。

最近，Manus公司在細菌中重建一種天然的植物代謝過程而能夠廉價地大量產生一種夢寐以求的甜葉菊植物化合物用於製造零卡路里甜味劑。這種化合物被稱作甜葉菊甙M（Rebaudioside M），比如今的商業替代物甜很多。實際上，從甜葉菊植物中僅能夠提取出0.01%的這種化合物，因此許多公司提取一種更加豐富的但是味道更苦的化合物。

在另一方面，Manus公司對細菌進行改造來模擬甜葉菊植物的這種代謝通路。當在該公司的發酵過程中使用時，它們產生純度在95%以上的甜葉菊甙M。

MIT教授Gregory Stephanopoulos說，生產這種新的調味劑展示了Manus公司的細菌改造技術如何能夠被用來更加低廉地製造更加純化的香料和其他的產品。Stephanopoulos與前博士後研究員Ajikumar Parayil共同創辦這家公司，並且一起發明了這項核心技術。Parayil如今是這家公司的首席執行官。平均而言，Manus公司的這一方法的成本大約是任何植物提取方法的十分之一，而且顯著降低土地資源的使用。

Stephanopoulos說，"如果你從甜葉菊植物中獲取這種原始的化合物，那麼它具有金屬味。但是如果你分離出這種代謝通路的化合物組分，發現單個組分，那麼你最終獲得最為感興趣的產品。"

Manus公司的商業發酵過程涉及對細菌進行改造，使得它們具有植物代謝通路，將它們放置在大型發酵罐中，然後往這種發酵罐中添加廉價的糖。在發酵時，這些細菌產生大量的化合物成分。今年，Manus公司計劃在商業化水平上擴大這種生產規模和銷售這些產品給它的行業合作夥伴。

Manus公司生產管線的另一種產品是一種稀有的被稱作圓柚酮（nootkatone）的化合物。圓柚酮是一種在葡萄柚中發現的關鍵組分，作為一種環境友好的驅蟲劑加以使用。當前，利用傳統方法生產1千克圓柚酮的成本是幾千美元。但是，如果能夠更加廉價地和更加大量地生產這種化合物，那麼它可能作為一種環境友好的方法有助抵抗萊姆病、瘧疾、寨卡病毒和其他的蟲媒病原體。

不只是"草率地將基因拼湊在一起"

近年來，利用工程菌進行發酵產生某些化合物已變得比較常見。不過，Stephanopoulos說，Manus公司的這種方法的關鍵在對這種通路進行改造以至於它能夠大量地產生這些具有商業價值的化合物。他說，"將基因拼湊在一起生產一種產品是不錯的方法，但是這不會給你提供一種製造有經濟價值的東西的平台。在生產幾毫克的一種化合物和生產幾克的一種化合物之間存在著非常大的跳躍，你需要做的事情就是讓它具有商業價值。"

這種核心技術追溯到Stephanopoulos和Parayil在MIT開始開展的新研究。在2000年代中期，這兩名研究員在細菌中對產生類異戊二烯（isoprenoid）的複雜代謝通路進行修飾。類異戊二烯是一類由6萬多種分子組成的化合物，被用來製造很多產品，如治療試劑。Stephanopoulos說，為了商業目的對這一通路進行調整之前已開展過，"但是我們特別關注產生的產品數量"。

2010年，Stephanopoulos、Parayil和其他的MIT研究員在Science期刊上發表了他們的第一篇論文。在這篇論文中，他們描述對細菌改造，使得它們具有一種由17個複雜的中間步驟組成的代謝通路，從而能夠利用這些細菌大量地產生抗癌藥物紫杉醇的至關重要的中間化合物。紫杉醇最初是從太平洋紫杉樹皮中提取出來的。為了做到這一點，這些研究人員將酶和植物基因加入到這個通路中，從而有助催化這些中間步驟，消除了延緩這一通路的瓶頸。相比於傳統的細菌改造方法，這種方法產生這些化合物的數量增加了1000倍。

Parayil說，這篇論文的一個主要特徵是利用酶將這個線性通路劃分為一個由獨立的不同模塊組成的網路，而且這些模塊能夠更加容易地接受控制和修飾，這一過程被稱作為多元模塊代謝工程（multivariate modular metabolic engineering, MMME）。他說，"從基本上而言，這個過程的核心思想就是對工程生物學進行簡化。"

大約就在同時，來自香精香料行業的一家公司的一位代表當時通過產學合作計劃（Industrial Liaison Program, ILP）正在訪問MIT來了解當前的創新。在與Stephanopoulos和Parayil會面之後，這位代表說服她的公司為進一步開發這種技術提供資金支持。在2012年，這兩名研究員在美國馬薩諸塞州劍橋市成立Manus實驗室來商業化這種技術。

Stephanopoulos指出通過ILP促進的這種初步的行業合作是Manus實驗室取得成功的墊腳石。除了提供資金資助之外，這家未提及名字的公司針對產品生產和讓其他的公司購買這種新技術提供新的見解。

Stephanopoulos說，"這是我們的競爭性優勢之一。我們從第一天與這家公司合作開展研究中收穫良多。"

最後，Parayil帶著這一商業構想與MIT創新團隊（Innovation Teams, i-Teams）、馬丁信託MIT創業中心（Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship）、ILP和15.366 (Energy Ventures)等公司進行接觸，這有助他優化他的商業計劃和聯絡客戶等等。Parayil說，"這些獨特的體驗展示了如何將來自Manus實驗室的技術推向市場。"

通向新發現之路

如今，Manus公司的技術已得到在包括Science和PNAS在內的學術期刊上發表的論文的驗證。如今，這種技術將MMME、蛋白工程和多元組學分析（multivariate omics analysis）整合在一起。蛋白工程利用設計工具快速地和高效地對酶進行改造。多元組學分析是揭示代謝通路中的瓶頸的一套分析工具。

Parayil說，除了節省成本和土地資源使用之外，這一技術也代表著一種"能夠有助發現新分子的"平台。比如，實際上，從植物中提取出的一種化合物代表著漫長的具有很多中間步驟的複雜代謝過程的最終產物。當前，還沒有方法發現這個代謝過程產生的所有化合物。

然而，Manus公司能夠監控整個代謝通路，鑒定、調整和潛在地提取出在任何一個步驟產生的之前未測試過的化合物。Stephanopoulos說，通過這樣做，"你顯著地增加可能具有非常重要性質的化學物（比如藥物、香料和殺蟲劑）的數量。"他補充道，不過，這仍有很長的路要走。

Stephanopoulos說，今年對Manus公司而言是"特別至關重要的"。這家公司當前正在商業化生產這種甜味劑和其他的產品。他說，"如果Manus公司在商業化水平上展現出生產化合物的能力，那麼它將標誌著該公司在生物技術、香精香料和調味劑製造領域上成為一名真正競爭者。"

工程師正在嘗試新的合成途徑來製造微纖維，這種微纖維支持體外培養細胞的生長。這種微型纖維能夠重塑和恢復再生神經組織，因而具有很好的應用價值。該研究發表在近期的《 Biomacromolecules 》。

愛荷華州立大學的研究人員利用微流纖維物質的方法將多 聚已酸內酯泵過小孔道來合成微纖維。纖維的直徑介於2.6到36.5微米，而且微小纖維的形狀可控，進而使得纖維的表面形狀可控，所以具有很好的靈活性，生物兼容性和生物可降解性。這種獨特的纖維生成方式，還使得這種微纖維在不同的方向有著不同的性質。

該研究旨在了解腦損傷過程中的神經細胞變化，同時也希望得到神經細胞再生的方法。研究人員開發的微纖維平台，可以支持神經幹細胞的貼合、並行生長和分化。他們證明了，神經細胞能粘附到微纖維上，而且神經細胞能夠形成相應的性質和排列方式。在神經細胞的再生過程中，細胞並沒有像其他方法裡面那樣經歷高電壓、高氣壓等，該方法能夠把細胞包被在纖維中，從而細胞有很低的死亡率。這種神經細胞的發育和細胞排列方式，對於腦損傷修復的治療，可能有著重要的意義。

研究者認為，他們的發現能夠幫助組織工程研究人員找到神經細胞再生的新途徑。通過模擬神經系統的微環境，基於微纖維平台技術，可以使得神經細胞再生和發育。除了神經細胞之外，研究人員還認為，該平台通過改變細胞再生的微環境，還可能再生除了神經細胞外的其他組織，例如肌肉，肌腱和血管等等。

一種利用工程改造細菌開發的新治療方法可能在未來幫助改善肥胖帶來的健康難題。將工程改造細菌植入小鼠腸道既能防止體重增加，又能幫助對抗一些肥胖相關的負面影響。研究人員在美國生理學會舉辦的"炎症，免疫和心血管疾病研討會"上介紹了他們的最新進展。

美國有超過三分之一成年人處於肥胖狀態，這讓他們發生脂肪肝，動脈粥樣硬化等健康問題的風險更高。科學家們最近發現腸道微生物，也叫做腸道菌群，在肥胖發生過程中扮演重要角色，可能提供一個新的治療靶點。

范德堡大學的研究人員正在研究肥胖相關疾病是否可以通過改變腸道菌群進行治療和預防。他們對腸道細菌進行工程改造，使工程改造細菌能夠合成一種小的脂質分子幫助抑制食慾，緩解炎症。肥胖人群體內這種脂質分子的合成較少。

"我們之前證明對於普通小鼠來說這種基於工程改造細菌的方法能夠抑制高脂飲食誘導的肥胖發生，我們的新研究更加著重於研究容易發生動脈粥樣硬化和脂肪肝的小鼠，我們發現工程改造後的細菌不僅能夠抑制肥胖發生，還可以對抗脂肪肝甚至動脈粥樣硬化。"領導該研究的Sean Davies這樣說道。

研究人員發現高脂飲食餵養的小鼠同時通過飲水獲得工程細菌可以使其獲得更少的體重以及脂肪含量。他們還將工程細菌植入易患動脈粥樣硬化和脂肪肝的小鼠，發現這些小鼠在肝臟積累的脂肪更少，同時肝臟纖維變性的標記物表達下降。接受治療的小鼠還表現出輕微的動脈粥樣硬化斑塊減少的趨勢。

最後Davies表示，未來有一天利用這些細菌治療肥胖相關疾病將成為可能，並且由於腸道細菌具有一定的可持續性，病人不需要每天接受治療。

doi:10.1371/journal.ppat.1005815

開發HIV疫苗的一種方法依賴於可以抵禦不同循環HIV的廣譜中和抗體(broadly neutralizing antibodies， bnAbs)，這種抗體分離自感染HIV的個體機體中，但其卻是高度進化且不尋常的抗體；近日一項刊登在國際雜誌PLoS Pathogens上的研究報告中，來自斯克利普斯研究所等機構的科學家報道了一種鑒別bnAbs必要特徵的新方法，同時研究者還提出了一些更適合於開發新型的HIV疫苗的簡化版本，隨後對簡化版本的bnAbs進行分析來指導新型疫苗的開發。

來自一些感染HIV個體機體中的bnAbs不會通過疫苗所誘導，而這或許是因為bnAbs是一種非常罕見的抗體，其是隨著機體HIV的不斷進化所驅動的連續性突變適應所誘導產生的。假設並不是所有的bnAbs的特性都對其理想的功能必不可少，為此研究人員開始研究製造攜帶最小化罕見特性的bnAbs，為了對bnAbs的罕見特性進行定量，研究者開發了一種名為"抗體特性頻率"（AFF）的計算機方法，同時研究者將編碼bnAb的DNA序列同來自健康供體（從未感染HIV）機體記憶B細胞中的相關序列進行對比。

當將AFF方法應用於bnAbs檢測時，研究者就在HIV的bnAbs和正常的人類記憶抗體的頻率特性上發現了明顯的差異，潛在的HIV bnAbs或許並不能更好地提供HIV疫苗的開發策略，因為攜帶相似特性的抗體並不能以一種一致性的方式被誘導，研究者認為，攜帶較高頻率特性的潛在HIV bnAbs的發現或許應當將關注於bnAbs所靶向作用的抗原表位。VRC01是一種最為罕見的bnAb，其和正常的人類抗體共享有較少的特性，從另一方面來講，對VRC01的結構分析結果表明，許多不尋常的特性或許對於其結合并且中和HIV並不必要，因此研究者就開發出了簡化版本的VRC01，同時研究者還檢測了許多候選者結合多種HIV菌株的能力，最終發現了兩種最低程度突變的VRC01級別的bnAbs具有良好的中和潛力。

另外一種名為Min12A21的工程化抗體則具有最高的頻率特性，其和正常的記憶抗體共享有多種特性，其可以保留對HIV的特性。隨後研究人員將抗體和其病毒靶向蛋白之間的最小變異分為空間集群，利用突變及結構分析結合中和性實驗，他們就可以確定從最早接觸疫苗產生的抗體到產生具有bnAb活性的抗體過程中所需要的突變步驟。

最後，研究者表示，相比當前的bnAbs而言我們或許能夠開發出更加易於管理的潛在HIV bnAbs；通過抗體和抗原結構引導疫苗設計策略或許未來可以用於開發其它HIV bnAbs或抵禦其它病原體的保護性Abs的新型候選疫苗。

doi:10.5966/sctm.2016-0044

利用工程學的方法，近日來自格萊斯頓研究所（Gladstone Institutes）的科學家們通過研究改良了一種抵禦炎症和自身免疫疾病的潛在"武器"，相關研究刊登於國際雜誌Stem Cells Translational Medicine上，該研究或為開發治療炎性腸病及器官移植排斥反應的新型療法提供一定幫助。

機體的天然防禦機制

間充質幹細胞（MSCs）位於骨髓中，其可以分泌抗炎性蛋白質來幫助調節機體免疫系統的功能，目前有500多項臨床試驗都想利用間充質幹細胞來幫助抵禦疾病，但截至目前為止這些試驗無一成功。

為此科學家們分析了一下失敗的原因，他們認為，這就好比是火柴需要給一個動作才能夠擦出火焰一樣，而間充質幹細胞也需要通過一種促炎性蛋白來產生免疫抑制效應；有一些研究者就嘗試在間充質幹細胞被注射到患者機體之前將這些細胞浸泡在促炎性化合物中，然而所產生的效應非常短暫，而且在數天後這些細胞的功能就會被耗盡。

研究者Todd McDevitt博士說道，利用間充質幹細胞的療法的成功依賴於細胞所處的環境，攝入抗炎性藥物的患者往往機體中並沒有足夠高水平的炎性來誘發細胞發揮作用，因此我們對間充質幹細胞進行了工程化操作來確保其可以被持續激活，這樣以來我們就能夠使得免疫應答的時間延長。

工程化操作或許是一個好方法

這項研究中，研究者對小型的糖基顆粒進行成功化操作，這些糖基顆粒可以裝載促炎性蛋白並且插入到間充質幹細胞群中去，隨後這些顆粒就可以以一定的劑量將炎性誘導子緩慢運送到細胞中去，這種方法就可以增加間充質幹細胞產生的抗炎性蛋白的水平，從而增加對免疫細胞的抑制作用，簡單來說，這些細胞-蛋白"包裹"就可以更加有效的工作，而且效力比其它療法更好一些。

最後研究者Josh Zimmerman指出，目前沒有人可以成功利用生物材料來運輸促炎性信號從而控制間充質幹細胞影響免疫系統的能力，我們這項研究結果表明，生物工程化操作或許就能夠潛在地幫助改善間充質幹細胞的炎性反應及治療能力；下一步我們將在自身免疫疾病的小鼠模型中檢測這種新方法的效力。

遺傳突變是引發癌症的主要原因，而追蹤癌症發病機制中每個基因所扮演的角色或許是抵禦疾病發生的重要工具，癌症每年都會引發160多萬人死亡。

很多年前，科學家們開發了一種正向遺傳學（forward genetics）的方法，即將信息插入到果蠅基因組中來鑒別哪種遺傳改變會誘發疾病發生，然而截止到目前為止，在人類器官中進行相同類型的研究似乎是不可能的，但近日來自康奈爾大學及威爾康奈爾醫學院的研究人員在Nature Biotechnology雜誌上發表了題為"A recellularized human colon model identifies cancer driver genes"的研究論文，文章中，研究者利用了組織工程學的方法對人類組織進行了正向遺傳學的篩查。

研究者Samuel B. Eckert教授說道，你並不能在人類組織中很好地進行試驗，因此擁有一種人類系統似乎是一種相當強大的技術，該系統將可以幫助我們在受控環境下觀察每一種遺傳特性的改變。文章中我們通過剔除來自正常人類結腸組織的細胞開發出了一種人類結腸模型，同時該模型保留了大部分的細胞粘附分子，這樣研究者就可以將結腸鏡檢查的病人樣本和商品化來源的細胞直接注入結腸組織模型中。

研究者Shuler表示，我們真正想要做的就是提供一種微觀環境來使得系統中的基因得以合適表達，隨後利用20世紀90年代開發的將特殊DNA序列插入到基因組中的特殊技術（"睡美人"轉座子（sleeping beauty transposon）），我們就能夠追蹤結腸模型內部所發生的遺傳改變情況，而這同典型的早期結直腸癌（CRC）的發病狀況是基本相一致的。

進一步進行檢測，研究者發現，新型的結腸組織模型能夠複製結直腸癌進展的關鍵特性，研究者共鑒別出了38個驅動疾病的基因，其中包括6個此前認為和CRC進展並無關聯的基因。這種新型的結腸模型可以為研究者們提供集體內部CRC進展的精確模板，其可以給予我們一種基於人類機體的系統來對惡性結腸癌發病的關鍵階段進行特徵的描述。

研究者Nancy Jenkins指出，這種毫米尺度的模型可以提供主要的組織相關性元件，包括複雜的結構、細胞基質的相互作用以及多種類型的分化細胞。未來該技術在滿足癌症研究的需求上或許還有很長一段路要走，當然這種人類結腸模型的建立可以幫助我們鑒別哪些在腫瘤轉移早期階段機體突變的基因，我們希望對腫瘤轉移遺傳特性更好地理解可以幫助開發更為精準的分子靶向療法或者新型的結腸癌療法標誌物。

未來研究者們或將通過更為深入的研究來改善當前的結直腸癌組織模型，並且研究該模型和人類免疫系統的關聯，同時研究者還將利用這種新型模型調查疾病發生的晚期階段，以及細胞從更結腸組織遷移到其它組織中（肝臟）引發的一些疾病。

器官移植手術對於器官衰竭的患者來說是無價的療法，但是器官短缺，等待人數過多以及昂貴的降低免疫排斥反應的藥物等等因素大大地增加了器官移植的困難。

不過，如果有一種新的方法可以不依賴於供體（活人）完整、鮮活的器官而能夠同樣進行器官移植的話，這一手術的難度是否會降低呢？最近，美國科學家們在這方面做出了突破性的貢獻。他們通過體外再生"功能性的人體心肌細胞"的方法創造出了工程化的人類心臟。利用這一技術，雖然我們仍然需要一個供體的器官，但是可以與受體的細胞進行融合。

這一技術需要利用"拆包"心臟重新培育出一個完整的心臟--即，將供體來源的活細胞與從受體分離培養得到的iPSC細胞分化出的心臟組織有機地結合在一起。這一步能夠將供體器官中能夠引發免疫反應的分子去除，代之以受體內的心肌細胞。

"長期以來，心臟再生都是我們的目標，我們目前通過生物工程的方法製作出了功能性的心臟，這能夠作為代替性器官給心臟衰竭患者進行移植。"來自麻省總醫院再生醫學中心的研究員Jacques Guyette說道。

相關結果發表在最近一期的《Circulation Research》雜誌上。

"培養出功能性的心臟組織需要克服一系列的困難"，Guyette說道："這包括提供一個能夠支持心臟功能的支架，一群分化除特殊功能的心臟細胞以及適宜細胞生存與發揮功能的環境"。

在該研究中，研究者們共收集到了73顆人類心臟，同時利用IPS技術分化得到5億個心肌細胞，之後將它們種植到了"拆包"的心臟組織中。

經過一段時間的體外培養，從心肌細胞分化出了較為完整的心臟。這是第一次利用IPS細胞培養出心臟的成功案例。培養好的心臟器官存放在自動生物反應系統（如圖所示）中。該系統能夠提供足夠的營養以及類比生理條件下心臟器官的環境。

希望這一技術能夠早日應用於臨床治療，這將是廣大亟待心臟移植患者的福音。

doi:10.1016/j.cell.2016.01.012

近日，一項刊登於國際著名雜誌Cell上的研究論文中，來自美國加州大學舊金山分校（UC San Francisco）的科學家通過研究開發了一種高度定製化的生物感測器，該感測器可被用於在免疫系統的細胞中形成邏輯門，從而給予細胞可以"回家"的能力，並且在抑制癌細胞攻擊正常組織的同時還可以靶向殺滅癌細胞。

此外研究人員表示，這種名為synNotch新型感測器還可以為CAR-T細胞療法（嵌合抗原受體T細胞免疫療法）帶來更高的精準性和安全性，該感測器同時可以插入到諸如神經細胞和肌肉細胞等細胞中，為再生醫學療法以及開發治療自身免疫疾病等疾病提供幫助。CAR-T細胞療法並不能夠有效治療實體瘤，比如乳腺癌、前列腺癌、腦癌等實體瘤癌症，因為並不是在B細胞中，這種療法在腫瘤上找不到單一的靶向抗原的存在，因此應用於治療實體瘤的CAR-T療法目前並沒有多大用處。

為此，本文中研究人員就利用這種新型感測器開發了一種細胞的"AND gate"（AND門），其可以賦予T細胞更加精確的分類特性，實際上synNotch感測器可以直接指導T細胞從事多項任務，比如尋找腫瘤抗原A，僅當腫瘤抗原B存在的情況下激活T細胞的殺傷程序等。這種名為synNotch的感測器受體是一種天然受體Notch的工程化版本，Notch信號在機體從胚胎髮育至成體的過程中扮演著重要作用，當利用synNotch裝備的T細胞直接注射入小鼠機體後，T細胞並不會攻擊僅表達被CAR（嵌合抗原受體）靶向作用抗原的腫瘤，如果兩種抗原同時存在，那麼synNotch的激活就會促進CAR的表達，從而就可以幫助識別第二種腫瘤抗原並且發起T細胞的殺傷程序。

研究者指出，被synNotch裝備的T細胞具有明顯的效力和選擇性，其可以完全清除表達兩種抗原的腫瘤細胞，而且效應比較持久，實驗結果顯示，治療30天後所有攜帶這種雙抗原腫瘤的小鼠都會存活下去。如今研究者表示，他們希望構建的這種工程化的T細胞可以幫助開發潛在更加精確的癌症療法，從而為更多患者帶來好處。（生物谷 Bioon.com）

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