免疫系统是机体对抗肿瘤的关键力量。其中,自然杀伤细胞(NK细胞)扮演着“先锋部队”的角色。它们不依赖预先致敏,能够直接识别并攻击肿瘤细胞,兼具高效与安全两大优势,因此被视为通用现货细胞疗法的首选细胞。
然而,当这支先锋部队真正进入肿瘤战场时,却陷入了一场不利的危险战争。进入战场后,NK细胞需要启动“油门”,发射穿孔素、颗粒酶等武器给肿瘤以猛烈打击;同时给DC和T细胞等友军发射信号,让友军参与协同作战。然而狡猾的肿瘤会营造出一个免疫抑制微环境,将冲上来的NK细胞的“刹车”牢牢锁住,让它们的杀伤力和通信力都大打折扣。
有没有办法既松开刹车,又同时踩下油门?让NK细胞掌控战争主导权,从而获得决定性胜利呢?上海中医药大学朱诗国团队与上海市生物医药技术研究院黄行许团队合作,用一支名为“AccuBase”的“碱基修正笔”,给出了一个“一石二鸟”的精妙答案。
故事的焦点集中在NK细胞表面的两个关键受体上:一个是传递抑制信号的“刹车”分子TIGIT,另一个是传递激活信号的“油门”分子CD226。相应的,肿瘤细胞表面会广泛高度表达一种名为CD155的配体蛋白。CD155会优先结合TIGIT这个“刹车”分子,导致NK细胞收到强烈的“停车”指令,抗肿瘤活性被死死压制。
既然CD155喜欢找TIGIT,那能不能干脆把TIGIT这个“刹车”彻底摧毁呢?如此一来,失去原本目标的CD155,不就只能去开启旁边的CD226“油门”了吗?
而问题的关键,就在于如何精准、安全且高效地“毁掉”TIGIT。
CD155-TIGIT/CD226介导的信号传导
作为碱基编辑技术的前辈,CRISPR-Cas9的工作方式像一把“分子剪刀”。它通过一段向导RNA(gRNA)导航到目标基因的特定位置,然后由Cas9蛋白将DNA双链直接剪断。细胞发现DNA断了,会紧急启动修复程序。但细胞的自我修复并不完美,常常会随机插入或删除几个碱基,导致基因发生移码突变而失活。然而,这种“剪断再修补”的方式存在一个隐患:双链断裂对细胞来说是一种严重的DNA损伤信号,不仅可能引发不可控的修复错误,如大片段的丢失,染色体的易位,还会异常激活p53通路,埋下安全隐患。
而碱基编辑技术则像一支修正笔。它不制造双链断裂,而是直接在DNA链上将一个碱基“字母”精确地涂改成另一个。其中,胞嘧啶碱基编辑器(Cytosine Base Editor, CBE)由gRNA引导找到目标位置后,利用脱氨酶将DNA链上的胞嘧啶(C)直接变成尿嘧啶(U)。细胞修复时,U再被替换成胸腺嘧啶(T),从而完成C→T的精准转换。而腺嘌呤碱基编辑器(adenine base editor, ABE)与CBE原理类似,但用不同的脱氨酶将腺嘌呤(A)变成肌苷(Inosine,I),细胞修复时会将I识别为鸟嘌呤(G),实现A→G的转换。
传统碱基编辑器的核心部件——脱氨酶像一支“裸露的笔尖”,在到达目标位置前就可能误伤其他DNA区域,导致非特异性编辑(脱靶效应)。这不仅可能引发未知的基因突变,还可能干扰细胞正常功能,成为安全隐患。
AccuBase作为新一代高保真碱基编辑器,其核心在于将负责修改的“笔头”(脱氨酶)整合到了“笔杆”(nCas9的内部耐受位点)中。只有找到了正确的目标(gRNA引导结合靶DNA),诱导构象变化,“笔头”才会弹出来工作。进而实现高特异性的碱基编辑,同时将脱靶效应降至最低。
不同于传统编辑器(左),在非编辑阶段,AccuBase的脱氨酶结构整合于内部(中),到达指定位置后才会暴露发挥功能(右)。
团队在攻克临床级NK细胞体外规模化扩增技术瓶颈的基础上,首次成功对从人外周血中提取的NK细胞进行了高效的碱基编辑。AccuBase精准地将位于TIGIT基因4号外显子上的一个“C”改成了“T”。这一字之变,恰好形成了一个提前的“终止密码子”(TAG),相当于给TIGIT基因的翻译进程强行画上了句号。由此,TIGIT蛋白无法完整生成,这个“刹车”受体彻底失效了。
“刹车”一松,癌细胞表面的CD155配体失去了TIGIT这个优先结合对象,便转而与NK细胞表面的CD226“油门”受体结合。原本被死死压制的激活信号瞬间被点燃,NK细胞的抗肿瘤活性得到了显著增强。
一次单碱基的精准编辑,同时实现了“松开刹车”与“踩下油门”两个目标,便是“一石二鸟”策略的精妙所在。它没有引入外源基因,也没有大规模改变基因组结构,仅仅通过修改一个内源性基因的碱基字母,就彻底逆转了NK细胞在肿瘤微环境中的命运。
这一研究成果已于近期发表在肿瘤领域国际权威期刊、美国癌症研究协会(AACR)旗舰期刊Cancer Research上。基于该核心技术开发的NK细胞新药,已先后获得中国国家药品监督管理局(NMPA)和美国食品药品监督管理局(FDA)的临床试验批准,成为全球最早进入临床研究阶段的碱基编辑免疫细胞治疗产品之一。未来,我们或许能用更小的改变,实现更大的治疗突破。
参考文献:
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作者:方 成
审核:朱诗国
排版:王莉新
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