避免肿瘤免疫治疗“暴走”，上海专家找到葡萄酒中的白藜芦醇

肿瘤免疫治疗领域日前又有新发现。

近日，我国科学家创造性地开发出通过葡萄酒成分白藜芦醇调控的基因表达装置，并率先将其应用于可控肿瘤免疫治疗中，实现了CAR-T细胞活性的精准控制。

2012年，女孩Emily使用嵌合抗原受体T细胞疗法（CAR-T疗法）治疗白血病成功，点燃了全世界科学家探索CAR-T疗法和推广其临床应用的热情，CAR-T疗法也被普遍认为是人类最有潜力攻克癌症的疗法之一。

而随着CAR-T疗法临床研究的深入，这种疗法带来的副作用却让人始料未及，例如CAR-T疗法引发的细胞因子风暴严重影响了该疗法的安全性，限制了其临床推广。目前解决细胞因子风暴最有力的策略是控制CAR-T细胞活性，而如何安全、精准控制其活性是全球科学家共同面临的挑战。

2021年8月9日，华东师范大学生命科学学院、上海市调控生物学重点实验室、华东师范大学医学合成生物学研究中心叶海峰研究员团队在《美国科学院院刊》PNAS上发表了题为：“Engineering genetic devices for in vivo control of therapeutic T cell activity triggered by the dietary molecule resveratrol”的研究论文。

白藜芦醇（Resveratrol, RES）是一种有益于人类健康的非黄酮类多酚化合物，在葡萄、花生、虎杖等植物中普遍存在，具有抗氧化、抗炎、抗癌及心血管保护等作用。经过六年半的科研攻关，研究团队设计构建了由白藜芦醇调控的转基因表达系统，通过白藜芦醇调控T细胞中CAR 的表达（ON）与抑制（OFF），从而实现可控的CAR-T细胞免疫治疗，提高肿瘤免疫治疗的安全性。

白藜芦醇调控系统在CAR-T肿瘤免疫治疗中的应用  受访者供图

1. 白藜芦醇调控转基因表达系统的构建

研究人员首先将来自于一种恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）中响应白藜芦醇的转录阻遏蛋白TtgR、TtgR特异识别的操纵子DNA序列OTtgR和转录抑制子（KRAB）/激活子（VPR）等生物功能元器件进行理性设计、组装和重编程，分别构建了白藜芦醇调控转基因表达的抑制系统（RESrep device）和诱导系统（RESind device）。

团队通过对白藜芦醇调控系统中元件的优化，最终分别获得了灵敏度高、诱导倍数高的基因表达抑制系统和诱导系统，在哺乳动物细胞及小鼠体内均证实了优异的基因表达调控效果。

2.​白藜芦醇抑制CAR表达控制系统（RESrep-CAR）在体内、外对肿瘤细胞的杀伤

研究人员分别将白藜芦醇抑制系统和诱导系统安装至人的原代T细胞中，用于调控CAR受体的表达，从而实现通过白藜芦醇的剂量和给药时间调控CAR-T细胞对肿瘤细胞的响应程度。

3.​白藜芦醇诱导CAR表达控制系统（RESind-CAR）在体内、外对肿瘤细胞的杀伤

接下来，团队通过白藜芦醇诱导基因表达系统调控CAR受体的表达（RESind-CAR），实现了通过白藜芦醇剂量调控CAR受体表达及CAR依赖的T细胞功能激活。体外及体内白血病肿瘤模型鼠的实验结果也展示了RESind-CAR对CAR-T细胞激活的优异调控效果。在白血病小鼠模型中，通过口服或者腹腔注射白藜芦醇都可以精准调控RESind-CAR T细胞对肿瘤细胞的杀伤，从而延长了小鼠的生存时间。

通过以上路径，该研究成功构建了白藜芦醇调控转基因表达的抑制系统（RESrep）和诱导系统（RESind），为合成生物学的研究增添了一个有力的基因控制工具。同时研究人员实现了通过白藜芦醇调控CAR-T细胞的功能，提高了CAR-T细胞的可控性，可避免由于持续激活引起的细胞因子风暴等毒副作用，提供了一种安全可控的CAR-T细胞肿瘤免疫治疗新方法。

更重要的是，白藜芦醇具有极高的保健和药用价值，被视为一种特别适合临床应用的触发分子开关。该研究所构建的白藜芦醇调控基因表达系统同时可用于精准调控任意基因编码的治疗性蛋白（酶、抗体、激素等），可用于其它精准可控的药物递送，为未来基于基因和细胞治疗的精准医学提供一种安全、精准可控的新工具。

该论文的第一作者为华东师范大学生命科学学院2016级博士生杨林凤（已毕业），叶海峰研究员为论文的通讯作者。该研究工作受到了上海市科委、国家自然科学基金委、国家重点研发计划的支持。