建立“智能”细胞疗法

美国西北大学(Northwestern University)的一个合成生物学团队发明了一种新技术，可以修改人类细胞，从而创造出可编程疗法，这种疗法可以在身体中穿行，选择性地靶向癌症和其他疾病部位。

以细胞为基础的生物设备，监测和修改人体生理是临床合成生物学的一个有前途的前沿。然而，没有现有的技术使生物工程师能够建造这样的设备来感知患者的生理状态，并以定制的方式做出反应。

“该项目解决了合成生物学工具箱中的一个关键缺口，”化学和化学化学助理教授约书亚·伦纳德说生物工程西北大学麦考密克工程与应用科学学院。“没有办法改造细胞，让它们能够感知环境的关键信息，这些信息可以表明工程细胞是在健康组织中，还是在肿瘤旁边。”

这项研究由国家科学院凯克未来计划和国防高级研究计划局资助，可以在杂志上在线阅读ACS合成生物学．

伦纳德的团队花了近四年的时间来缩小这一差距。最终的结果是一个位于细胞表面的蛋白质生物传感器，可以通过编程来感知特定的外部因素。例如，工程细胞可以检测大的可溶性蛋白质分子，表明它在肿瘤附近。当生物传感器检测到这种因子时，它会向工程细胞的细胞核发送信号，激活基因表达程序，例如产生杀伤肿瘤的蛋白质或化学物质。由于这种毒性程序仅在肿瘤细胞附近被激活，因此这种方法可以最大限度地减少副作用，并提高治疗效果。

这种生物传感器平台被称为模块化细胞外传感器体系结构(MESA)，它是完全独立的，因此几个不同的生物传感器可以存在于单个细胞中而不相互干扰，允许生物工程师构建越来越复杂的功能程序。该平台也是高度模块化的，使生物传感器能够定制，以识别与各种患者需求相关的因素。

伦纳德解释说:“通过将这些生物传感器的输出与遗传程序连接起来，人们可以构建某种逻辑命令，比如‘当你感觉到这个因素而不是那个因素时，打开输出基因’。”“通过这种方式，你可以编程一种基于细胞的疗法，来指定应该杀死哪些细胞。”

伦纳德说，医生有可能从病人身上收集免疫细胞，用MESA改造细胞，然后把它们放回病人体内。从那里开始，这些细胞就可以检测癌症或它们被设计用来识别的疾病。

这是第一个完全接地的受体工程，现在核心技术已经建立，伦纳德的团队正在推进编程细胞识别特定的肿瘤相关因素。他们也在寻找先进的细胞疗法之外的应用。

这似乎总是发生在合成生物学他说。“当你开始构建一些东西时，你首先要了解你试图修改的系统。最终，你不仅会提出有用的应用程序，还会提出促进基础科学的工具。”