MIT profesörü Lu Guandanın ekibi, kanser hücrelerini daha doğru bir şekilde ortadan kaldırmak için "gen devresi" tasarladı
("MIT Technology Review" APP'nin Çince ve İngilizce sürümü artık çevrimiçi ve yıllık aboneler her hafta teknoloji İngilizcesi dersini canlı yayınlıyor ve ayrıca bir teknoloji İngilizce öğrenme topluluğu da var ~)
Bu yıl, immünoterapide bir dönüm noktası olacak. Ağustos ayında, ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA), ilk devrim niteliğindeki kanser tedavisi CAR-T tedavisi olan Kymriah'ın benimsendiğini duyurdu. Bu ayın 19'unda, FDA ilkini onayladı. İki CAR-T tedavisi Yescarta.
Son zamanlarda, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar bu terapide yeni atılımlar yaptılar Bilim adamları, belirli kanserlerin belirli belirteçlerini tanımlamak, spesifik tümör odaklı bağışıklık tepkilerini etkinleştirmek, diğer sağlıklı hücrelerin veya organların saldırıya uğramasını önlemek ve kanserle daha verimli ve güvenli bir şekilde savaşmak için bağışıklık düzenleyici gen devrelerini yapay olarak sentezler. Araştırma, yakın zamanda yayınlandı " "Cell" dergisi.
Şekil | Sentetik gen devreleri, kanser immünoterapisinin etkinliğini artırabilir
Gen devresi kulağa soyut gelebilir, ancak akıllı bir ev davası alırsanız anlaşılması daha kolay olacaktır. Evdeki akıllı ortam dedektörü, içeride pm2.5'i algılayabilir, pm2.5 girdidir.Dedektör pm2.5 endeksinin çok yüksek olduğunu algıladığında, otomatik olarak hava temizleyiciyi başlatacaktır.Bu çıktıdır. Genlerin performansı ve işlevi, harici girdi ile de açılıp kapatılabilir - bu, genetik devrelerin konseptidir.
Bununla birlikte, neden en popüler immünoterapinin bu gen devresine uygulanması gerekiyor? Hepimiz şu anki immünoterapinin, tümör hücrelerini bağışıklık hücrelerine tanıyabilen bir hedef gen eklemek için genetik mühendislik teknolojisi yoluyla yapıldığını biliyoruz, böylece kanser hücrelerini spesifik olarak tanıyabilirler ve daha sonra in vitro olarak büyütülür ve kanser hücrelerini ortadan kaldırmak için hastaya tekrar enjekte edilir. etki. İmmünoterapi, kanser hücrelerine saldırmak için hastanın kendi bağışıklık sistemini kullandığı için, geleneksel kanserlerden daha etkili ve doğrudandır ve gelecekte en etkili kanser tedavisi olarak kabul edilmektedir.
Bununla birlikte, bu tedavinin aşılmaz dezavantajları da vardır: İmmünoterapi bazı klinik çalışmaların sonuçlarından başarılı olsa da, bazı hastalıklar için, hastaların sadece yaklaşık% 30-40'ında bir bağışıklık yanıtı olacaktır. Daha da önemlisi, yalnızca yerel kanser hücreleri olsa bile, mevcut immünoterapi vücudun bağışıklık sistemini harekete geçirecek ve böylece çok büyük yan etkilere yol açacaktır Hücresel bağışıklık fırtınası .
Hücresel bağışıklık fırtınası, vücut sıvılarında çeşitli sitokinlerin hızlı üretimini ifade eder. Bağışıklık sistemi sınıra kadar aktive edilirse veya kontrolü kaybederse, ağır vakalarda temel olarak ateş, ağrı ve hatta ölüm şeklinde ortaya çıkan konakçıya zarar verir.
Şekil | T hücresi
MIT'de biyomühendislik, elektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimi doçenti olan Timothy K. Lu liderliğindeki ekip, farklı bir yaklaşım benimsedi ve "kişinin hareketini çekerek tüm vücudu hareket ettirmenin" dezavantajlarının üstesinden gelmek için güçlü bir araç bulmuş gibi görünüyordu " VE kapısı "(VE kapısı).
Şekil | AND kapısı
AND geçidi, sayısal mantıkta mantıksal AND'yi uygulayan bir mantık kapısıdır (mantık kapısı, entegre bir devrenin temel bileşenidir) ve genellikle elektronik mühendisliğinde kullanılır. Kapıya karşılık gelen " Ve mantık ": Bir şey için tüm koşullar karşılandığında, bu şey olabilir, aksi halde olamaz. AND kapısı konseptine dayanarak, Lu Guanda'nın ekibi iki promotörlü bir immünomodülatör gen devresi tasarladı; Gen devresi iki kilit ekler. Yani, ikili hızlandırıcılar ve kilidin kilidini açmanın anahtarı, spesifik bir kanser hücresinin aktif proteinidir Sadece iki hızlandırıcı aynı anda etkinleştirildiğinde, tüm gen ekspresyon sistemi çalışacaktır.
Spesifik olarak, tüm gen devresinin bağışıklık düzenleme süreci üç aşama içerir:
1. Gen devresi sunumu: Gen devresi, bir viral vektör aracılığıyla hedef hücreye sunulduktan sonra, RNA seviyesine dayanan sentetik promoter, aktive etmek için tümör hücresinin spesifik aktif proteinine bağlanır.
2. Gen devresi doğrulama ve immün düzenleme: iki promoter p1 ve p2 aynı anda aktive edildiğinde, immünojenik hücre yüzey proteini STE, sitokin IL12, kemokin CCL21 ve immün kontrol noktası inhibitörü antikor anti-PD1 Bir "çıktı" olarak üretilecek ve aynı zamanda immünomodülatör sinyal T hücresine iletilecektir.
3. T hücresi bağışıklığı: Kanser hücreleri tarafından spesifik olarak ifade edilen karmaşık bağışıklık düzenleyicileri, T hücrelerinin kanser hücrelerine saldırmasına aracılık ederken, sağlıklı hücreler zarardan korunur.
Kısaca açıklamak için AND mantığını kullanarak, yani bu iki promoterin (tümör hücrelerinin spesifik aktif proteinleri) giriş değerleri aynı anda koşulları karşıladığında, istenen çıktı ortaya çıkacaktır.
Şekil | Bağışıklık düzenleme gen devresinin şematik diyagramı
Peki bu karmaşık bağışıklık düzenleme gen devresi etkili mi?
In vitro deneylerde araştırmacılar, gen devrelerinin çok sayıda yumurtalık kanseri hücresinden, sağlıklı yumurtalık hücrelerinden ve diğer hücrelerden yumurtalık kanseri hücrelerini diğer hücrelere saldırmadan bulabildiğini buldular.
Araştırmacılar daha sonra hayvan deneyleri yaptılar, yumurtalık kanseri hücrelerini farelere nakleddiler. Gen devresi enjekte edilen fareler, kontrol grubuna göre daha iyi yanıt verdi. Bağışıklık hücreleri, diğer sağlıklı hücrelere zarar vermeden kanser hücrelerini başarıyla öldürdü.
Başka bir deyişle, bu immünomodülatör gen devresi, yalnızca kanser hücreleri ve kanser dışı hücreler arasında ayrım yapamaz, aynı zamanda gelecekte farklı tümör türlerine göre hassas bir şekilde özelleştirilmesi de beklenir.
Ek olarak, bu ilerleme, Profesör Lu Guanda'nın biyolojik problemleri çözmek için elektronik bilimi kavramını kullandığı ilk sefer değil. Aslında, böyle bir "atlama" ve "sınır ötesi" bilimsel fikir, Profesör Lu Guanda'nın tutarlı tarzıdır, tıpkı gelişimi ve akademik deneyimi gibi.
Resim | Guanda Lu'nun (sağda) babası Tayvan'ın yarı iletken endüstrisinde ağır bir siklet ve Etron Lu Chaoqun'un başkanı (solda)
Çocukluğunu ve eğitimini Amerika Birleşik Devletleri ve Tayvan, Çin'de geçiren Lu Guanda, Massachusetts Institute of Technology'den elektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimi alanlarında lisans ve yüksek lisans derecelerini aldıktan sonra, Harvard Tıp Fakültesi'ne bilgisayarla ilgili ana dallardan biyolojiye kadar doktora için girdi. Tıbbi araştırma ve sentetik biyoloji alanında öncü ve MIT'de tıp mühendisliği profesörü olan James Collins'in vesayeti altında.
Son yıllarda sentetik biyoloji halkın görüş alanına girmeye başlamış ve biyoteknoloji alanında sıcak bir nokta haline gelmiştir .. "Biyoloji" olarak adlandırılmasına rağmen sentetik biyoloji mühendislik kavramlarına daha yakındır. Mekanik parçalar ve devre bileşenleri gibi geleneksel mühendislik disiplinleriyle karşılaştırıldığında, sentetik biyoloji tarafından işlenen biyolojik parçalar daha karmaşık ve daha değişkendir. Araştırmacılar hücreleri, belirli ürünler üretebilmeleri veya minyatür fabrikalar veya makineler gibi özel görevleri tamamlayabilmeleri için ilgili gen yollarını düzenleyerek "programlar".
Sentetik biyoloji alanında Profesör Lu Guanda da önemli başarılar elde etti. 2010 yılında Lu Guanda, MIT Technology Review tarafından dünyadaki 35 yenilikçi gençten biri seçildi. O sırada sadece 28 yaşındaydı. O sırada MIT Technology Review tarafından verilen yorum şöyleydi: " Sentetik biyoloji alanında, en büyük başarısı olan ilk başarılı ticari uygulamayı yarattı. . "
Akademisyen olmanın yanı sıra aynı zamanda girişimci olan Lu Guanda yedi şirket kurmuştur. Şu anda, akıl hocası James Collins ile birlikte kurduğu Synlogic, kuruluşundan bu yana, bu yılki 70 milyon ABD doları yatırım da dahil olmak üzere 140 milyon ABD dolarının üzerinde finansman biriktirmiş, arkasındaki yatırımcılar arasında Bill Gates Vakfı ve biyoteknoloji alanındaki risk sermayesi bulunmaktadır. Fund Atlas Venture, NEA, vb. Synlogic'in benzersizliği, nadir hastalıkların tedavisinde karşılaşılan zor sorunları aşmak için "gen devresi" kavramını kullanmaktır.
"Gen devresi" nin son buluşuna geri dönecek olursak, bu tasarım yumurtalık kanserinin tedavisi ile sınırlı değildir.Lu Guanda'nın ekibi, gen devresi platformunu tüm kanserlerin immünoterapisine itmeyi umuyor. Lu Guanda, "Ayrıca meme kanseri hücrelerini tanımak için hızlandırıcılar keşfettik. Bu genler gen devrelerine programlanırsa, göğüs kanseri hücreleri sistemin hedefi olacak" dedi ve diğer hücre türleri de öyle değil. Saldırıya uğrayacak. "
Resim | Profesör Martin Fussenegger
"Bu ilerleme kansere karşı mücadelede yeni bir cephe açacak", İsviçre, Zürih ETH'den biyoteknoloji ve biyomühendislik profesörü Martin Fussenegger, Lu Guanda ekibinin araştırma çalışmalarından övgüyle bahsetti: "İlk yazar Lior Nissim ve Profesör Lu arasındaki işbirliği, kanser immünoterapisini yeni bir düzeye getirdi."
Gelecekte araştırmacılar, bağışıklık düzenleme gen devresini diğer kanser modellerinden daha fazla doğrulayacaklar ve aynı zamanda, çalışmasını daha esnek ve basit hale getirmek için bu devrenin dağıtım sistemini optimize etmeyi umuyorlar.
