Angew. Chem. Int. Ed.| 一個(gè)適體功能化的DNA電路，以建立T細(xì)胞和癌細(xì)胞之間的人工相互作用

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嵌合抗原受體(CAR) T細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)基因工程來(lái)表達(dá)重組跨膜蛋白，是操縱細(xì)胞間反應(yīng)模式的典型實(shí)例因此，通過(guò)整合抗原識(shí)別和T細(xì)胞激活到一個(gè)信號(hào)通路，CAR - T細(xì)胞可以直接結(jié)合并殺死癌細(xì)胞。然而，car的實(shí)驗(yàn)室工程復(fù)雜、耗時(shí)且可能有風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)其充分的免疫治療潛力構(gòu)成了挑戰(zhàn)在此，我們假設(shè)了另一種方法，目的是通過(guò)控制固有受體的功能行為來(lái)操縱細(xì)胞間反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們轉(zhuǎn)向DNA電路，它能在分子水平上實(shí)現(xiàn)可編程邏輯操作，在生物調(diào)控方面顯示出很大的潛力然而，很少有人被用來(lái)操縱細(xì)胞間反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，包括信號(hào)的感知、處理和傳輸。

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近日，湖南大學(xué)譚蔚宏院士團(tuán)隊(duì)在Angewandte Chemie上發(fā)表題為“An Aptamer-Functionalized DNA Circuit to Establish an Artificial Interaction between T Cells and Cancer Cells”的研究論文

doi.org/10.1002/anie.202307656

該研究開(kāi)發(fā)了一個(gè)適配體功能化的DNA電路來(lái)調(diào)節(jié)T細(xì)胞和癌細(xì)胞之間的相互作用。

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工作原理圖

該DNA電路由識(shí)別-觸發(fā)和聚集-激活兩個(gè)模塊組成。為了檢測(cè)癌相關(guān)抗原的存在，選擇了在3’端具有不同延伸序列的適配體Sgc8c (ASn，“n”表示整個(gè)探針的序列長(zhǎng)度)作為識(shí)別配體，它特異性地與蛋白酪氨酸激酶7 (protein tyrosine kinase 7, PTK7)結(jié)合，許多癌細(xì)胞膜上高表達(dá)的。為了誘導(dǎo)癌癥特異性T細(xì)胞刺激，一個(gè)與ASn部分互補(bǔ)的DNA鏈被設(shè)計(jì)為觸發(fā)元素，稱為Tr，最初通過(guò)形成穩(wěn)定的ASn-Tr雙鏈結(jié)構(gòu)被阻斷。

為了控制T細(xì)胞的活性，CD28，一種能夠在T細(xì)胞激活時(shí)產(chǎn)生共刺激信號(hào)的免疫受體。CD28受體的聚集可促進(jìn)T細(xì)胞活化，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)幅度增加，這是許多其他免疫受體的共識(shí)，如CD3和T細(xì)胞受體(T cell receptor, TCR)在受體操作方面，利用延伸片段合成了一種cd28特異性2’-氟修飾RNA適配體，用于通過(guò)DNA雜交將兩個(gè)DNA單體H1和H2結(jié)合(合成的探針?lè)謩e命名為Apt - H1和Apt - H2)。ASn與ptk7陽(yáng)性癌細(xì)胞特異性結(jié)合后，會(huì)發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)換，釋放Tr，釋放Tr后觸發(fā)Apt-H1和Apt-H2之間的雜交鏈反應(yīng)(HCR)，誘導(dǎo)CD28受體聚集，從而促進(jìn)T細(xì)胞活化，提高腫瘤殺傷能力。作為概念驗(yàn)證了這種適配體功能化的DNA電路在癌癥導(dǎo)向的T細(xì)胞刺激和基于T細(xì)胞的癌癥特異性殺傷方面的潛力，為免疫治療提供了一種新的系統(tǒng)。

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體外識(shí)別和引發(fā)模塊的驗(yàn)證。

體內(nèi)驗(yàn)證聚集和激活模塊。

模塊在體內(nèi)的整體驗(yàn)證。

活體抗癌腫瘤效率。

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綜上所述，為了提高基于T細(xì)胞的癌癥治療的及時(shí)性和有效性，CAR - T細(xì)胞被癌細(xì)胞直接激活正成為一種有吸引力的策略，但在一定程度上受到復(fù)雜和潛在風(fēng)險(xiǎn)的基因修飾過(guò)程的影響。報(bào)告了一個(gè)適配體功能化的DNA電路，允許控制T細(xì)胞和癌細(xì)胞之間的相互作用模式，而不涉及基因工程。證明了T細(xì)胞的活性可以通過(guò)基于aptamerer的目標(biāo)癌細(xì)胞識(shí)別和隨后釋放的觸發(fā)鏈來(lái)誘導(dǎo)CD28受體的聚集來(lái)促進(jìn)。作為一種正反饋，受刺激的T細(xì)胞可以在體內(nèi)和體外誘導(dǎo)增強(qiáng)對(duì)目標(biāo)癌細(xì)胞的殺傷。我們證明了癌細(xì)胞促進(jìn)T細(xì)胞刺激的概念，使用共刺激受體CD28作為模型免疫調(diào)節(jié)劑。通過(guò)重新設(shè)計(jì)DNA回路，靶向CD3、TCR等主要信號(hào)受體，有望進(jìn)一步提高免疫效果。結(jié)合DNA的高可編程性和適配體技術(shù)的快速發(fā)展，該DNA電路可以擴(kuò)展到操縱其他細(xì)胞表面受體，從而為調(diào)節(jié)細(xì)胞相互作用網(wǎng)絡(luò)以及開(kāi)發(fā)基于細(xì)胞的治療提供了新的范式。

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編輯：王本初

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