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來自MIT的研究人員開發了一個合成基因電路，當它們發現疾病的跡象時，能夠觸發身體的免疫系統攻擊癌癥。這個電路，在發現兩個特定的癌癥標記時，能夠激活治療應答，研究發表在zui近的《Cell》雜志上。
免疫療法已經被認定具有抗擊大范圍癌癥的潛力。在數個近期的臨床試驗中，這種方法已經被成功論證，根據MIT生物工程、電氣工程以及計算機科學助理教授Timonthy Lu表示。
Timonthy Lu
“有很多臨床數據近期表明，如果你可以通過一種正確的方式刺激免疫系統可以使得它能夠識別癌癥，”Lu說，他是麻省理工學院電子產品研究實驗室合成生物學小組的負責人。“其中一些好的例子就是被稱為檢查點抑制劑的，癌癥可以阻止T細胞殺死它們。現在有一些抗體開發用來阻斷這些抑制信號，允許免疫系統攻擊癌癥。”
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，這些抗原可以觸發免疫系統對特定的癌癥有所應答。一些療法進行全身系統性治療的時候所表現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。實際上，即使在一些非常成功的試驗中，也只有30%-40%的患者會對治療有所應答，Lu表示。
有鑒于此，現在科學家們正在推動開發聯合療法，幾種不同但是互補的療法結合起來共同提升免疫應答。因此，例如，如果一種類型的免疫療法用來敲除一個癌癥產生的抑制信號，腫瘤通過上調第二信號來響應，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內進行治療，”他說，“第二，我們想要從一個包中可以產生多種免疫療法，因而可以從多重渠道刺激免疫系統。”
為了達到這一目的，Lu和MIT博士后Lior Nissim 和 Ming-Ru Wu組成的團隊構建了一個用DNA設計編碼的基因電路，用于區分癌細胞和非癌細胞。
基因電路可以定制對不同的腫瘤應答，是基于電子學中使用的簡單的與門（AND gate）。這些與門只在當電路的兩個輸入都存在的時候才會開啟。
癌細胞與正常的細胞在基因表達譜中有所不同，因此研究人員開發了合成啟動子——這是一段設計好的DNA序列，僅在癌細胞中啟動基因表達。
基因電路會通過病毒遞送到身體受影響區域的細胞中。合成啟動子被設計成能夠與特定的在腫瘤中活躍的蛋白相結合，使得啟動子開啟。
“只有當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有的療法可以更加的靶向腫瘤，因為它需要兩個癌癥特異性信號才能存在才能響應。
一旦激活，基因電路表達的蛋白被設計成指導免疫系統靶向腫瘤細胞，包括表面T細胞接合劑蛋白，可以命令T細胞殺死細胞。基因電路也會表達檢查點抑制劑，設計成用于給T細胞的活力“剎車”。
當研究人員在體外測試基因電路時，他們發現它可以在很多正常的卵巢細胞和許多其他類型細胞中發現卵巢癌細胞。
然后，他們在植入了卵巢癌細胞的小鼠中測試了基因電路，研究結果表明，基因電路可以觸發T細胞找到并殺死癌細胞而不傷害周圍的其他細胞。
zui終，研究人員顯示了基因電路可以很容易的轉化為靶向其他癌細胞。這對于它能夠應用于實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，當它們編碼到基因電路中，它就可以靶向乳腺癌細胞而不是其他類型的細胞，”Lu表示。
zui終，他們希望可以使用這一系統來靶向其他的疾病，例如類風濕關節炎、炎性腸道疾病以及其他自免疫疾病。這一進步開啟了抗擊癌癥的新戰線。
研究人員現在計劃在一系列癌癥模型中更全面地測試電路。他們還打算開發一種電路的交付系統，使得它既靈活又易于制造和使用。(生物谷Bioon.com）侵刪
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