嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法自问世以来在攻克血液癌症领域可谓是战功赫赫，然而，CAR-T疗法引发的细胞因子风暴却使其发展频频受限。
近日，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经过六年半科研攻关，联合在《PNAS》杂志发表了一篇题为Engineering genetic devices for in vivo control of therapeutic T cell activity triggered by the dietary molecule resveratrol 的文章，该研究为如何缓解CAR-T疗法中的细胞因子风暴、肿瘤溶解综合征等致命副作用提供了新的思路。研究指出，通过“活体药物”来平衡体内疗效与毒性是解决CAR-T疗法副作用的重要手段之一。因此，研究人员开发出一种通过葡萄酒成分“白藜芦醇”调控的基因表达装置，能保证 CAR-T细胞稳健扩增和连续激活，提高肿瘤免疫治疗的安全性，实现对CAR-T细胞活性的精准控制。
https://doi.org/10.1073/pnas.2106612118
白藜芦醇（RES）是一种非黄酮类多酚有机化合物，是许多植物受到刺激时产生的一种抗毒素，于1940年首次从毛叶藜芦（Veratrum grandiflorum）的根中分离得到，可在葡萄叶及葡萄皮中合成，是葡萄酒和葡萄汁中的生物活性成分。
由于白藜芦醇所具有的特殊的生物活性，人们对它的开发利用日益深入。2003年哈佛大学教授David Sinclair及其团队研究发现白藜芦醇可激活乙酰化酶，增加酵母菌的寿命，从而激发了人们对白藜芦醇抗衰老研究的热潮。随着对白藜芦醇机理研究的深入，科学家发现白藜芦醇不仅能抗衰老，还可以将其应用于CAR-T肿瘤免疫治疗当中。
在这项最新的研究中，研究团队将来自于一种恶臭假单胞菌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（RES rep device）和诱导系统（RES ind device）。它们可被安装到CAR-T细胞中充当“开关”，通过调整 RES 剂量和给药时间来精确控制T细胞活性。
CAR-T细胞中的“开关”
为了验证这种新型“开关”的性能，研究人员构建了快速异种移植白血病小鼠模型和侵袭性白血病小鼠模型，并将荧光蛋白 “mCherry”标记的 CD19 - K56 2 细胞植入小鼠体内，然后分别以口服（PO）与腹腔注射(IP)方式给小鼠服用不同剂量的白藜芦醇后，研究发现，白藜芦醇可精准调控RESind-CAR T细胞对肿瘤细胞的杀伤效果，延长小鼠的生存期。
RES ind -CAR T 细胞在 CD19 + K562 异种移植小鼠模型中的体内功效
尽管试验数据显示该转基因表达控制装置具有出色的调节性能，但从转化的角度来看仍有改进的空间。鉴于口服白藜芦醇的生物利用度低，因此白藜芦醇控制装置的响应灵敏度需要进一步优化。未来，研究人员将通过设计蛋白质结构改变反式激活因子或反式阻遏蛋白的特性，以获得更敏感的设备。
RESind-CAR表达的可调性和动力学
目前，该研究工作受到了华东师大“幸福之花”项目、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。未来，这种红酒中的化合物“白藜芦醇”将被用于动态控制基于基因和细胞精准医学的治疗输出，开创精准肿瘤免疫治疗的新时代。
