中国科学家创制高效癌细胞“扫描仪”

北京日报
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人体内的T细胞是免疫系统的主力部队,它们的主要任务是发现和消灭入侵病原体和衰变细胞,如癌细胞,但是总有“漏网之鱼”,原因在于其发现病原体和癌细胞的“扫描仪”——T细胞受体(TCR)并不能完全发挥作用。各国科学家一直希望能找到让TCR稳定发挥的办法,从而使免疫系统对癌细胞实现精准狙击。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

中国研究人员近日在国际顶级学术期刊《细胞》上在线发表了一项改造TCR的成果,能快速定位TCR分子中负责识别癌细胞并启动清除程序的“关键位点”,这不仅能让T细胞更快、更精准地抓捕癌细胞,还提供了改造T细胞抗癌的新线索和路径。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

寻找癌细胞专属“扫描仪”2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

人们不容易生病或生病后能较好地康复,是因为体内有强大的免疫系统,它由免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质构成:免疫器官包括骨髓(生成免疫细胞)、胸腺(让T细胞成熟)、脾脏和淋巴结(过滤血液和淋巴液中的病原体);免疫细胞(白细胞),主要包括T细胞(拥有特异性杀伤力)、B细胞(产生抗体)、自然杀伤细胞、巨噬细胞和树突状细胞(负责吞噬与抗原呈递)等;免疫活性物质主要有各种抗体、细胞因子、溶菌酶等。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

T细胞是此次我们要重点介绍的免疫细胞。它也被称为T淋巴细胞,起源于骨髓,在胸腺中发育成熟,是适应性免疫系统的核心成分,通过表面特异性T细胞受体即TCR,识别并攻击被病原体感染的细胞、癌细胞等。具体来说,TCR识别病原体和癌细胞是通过抗原肽-MHC分子复合物(pMHC)来进行的,因为pMHC表达于抗原提呈细胞或靶细胞,如癌细胞表面。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

既然TCR这么有用,为什么癌细胞还能逃逸呢?通过基因重排,人的TCR分子种类可能高达1015至1018种,以对付不同的敌人,相当于“扫描仪”,但这些“扫描仪”发挥并不稳定。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

实际上,癌细胞“扫描仪”是由成千上万种氨基酸以不同方式和结构组成的,这些氨基酸是识别癌细胞的关键按钮。而TCR分子不能每次都成功识别癌细胞的原因是其“扫描仪”的构造还不够精妙,容易脱靶或灵敏度不足。多年来,研究人员一直希望能解决这个难题,从众多TCR分子中筛选出最灵敏的“扫描仪”型号,并把它们装配到癌症患者的免疫T细胞上,帮助免疫系统精确锁定并消灭癌细胞。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

现在,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心团队研发出“组氨酸扫描法”,即基于组氨酸位点的升级版“扫描仪”,能精准快速定位TCR分子中负责识别癌细胞并启动清除程序的关键位点。简单来说,该研究成果让TCR分子显著提高了识别癌细胞特有的pMHC抗原分子的能力,使T细胞能快速准确捕获癌细胞,并启动杀伤癌细胞的机制,对提高癌症治疗效率有极大帮助。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

研究人员发现,把TCR上某些关键位置的氨基酸替换成组氨酸(蛋白质的20种氨基酸之一),能让TCR分子与癌细胞的pMHC形成更稳固的“逆锁键”结构,强化二者的绑定能力。逆锁键是什么呢?它相当于建筑工程中的销子,用于定位和紧固零部件,让零部件的两端不会脱落。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

没有经过改造的TCR分子即便识别并抓住了癌细胞,也容易脱手。而改造后的TCR分子会升级成为强力“扫描仪”,在发现癌细胞的同时,发挥销子(逆锁键)的作用,让TCR分子与癌细胞结合得格外紧密和牢固,促进T细胞快速、充分活化,并有时间启动后续杀伤癌细胞的程序。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

中国研究打造“增强版”T细胞2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

T细胞的抗癌过程是:识别并抓住癌细胞,活化,再形成免疫突触,即T细胞与癌细胞紧密接触,防止杀伤性物质泄漏出来损伤健康组织;接下来,T细胞释放毒性物质,如释放穿孔素(在癌细胞膜上打孔)和颗粒酶(进入癌细胞触发凋亡),导致癌细胞死亡;此外,T细胞还会释放干扰素-γ等细胞因子,直接抑制肿瘤生长并激活其他免疫细胞,如自然杀伤细胞,共同杀灭癌细胞。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

用组氨酸替换氨基酸来改造TCR分子,可以制备出高灵敏度的“增强版”T细胞,开启和实施免疫治疗,即T细胞受体-基因工程化T细胞疗法(TCR-T)。这种免疫疗法可显著提升杀伤癌细胞的能力,同时避免误伤健康细胞。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

过去一些研究已证明,TCR-T治疗癌症是有效的,这是一种将识别特定肿瘤抗原的TCR基因转入患者自身T细胞中,使其能够特异性识别并杀伤肿瘤细胞的免疫治疗技术,目前主要用于滑膜肉瘤、肝癌、肺癌等实体瘤的临床治疗。尽管该疗法对实体瘤有效,但由于识别靶向肿瘤抗原的有效性和特异性仍存在难度,疗效并不算理想。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

随着中国研发的“组氨酸扫描法”问世,这一局面将得以扭转。“组氨酸扫描法”改造的TCR具有通用性。研究人员选取十余种针对病毒抗原、公共新抗原、癌-睾丸抗原(一类特异性表达于睾丸生殖细胞及多种肿瘤组织的肿瘤相关抗原)、过度表达抗原及分化抗原的人源和鼠源TCR,系统开展了组氨酸扫描改造试验。结果显示,每种TCR中都能发现近十个激活水平显著提高的改造点,这证明“组氨酸扫描法”是一种适用于多种类型TCR的通用逆锁键改造技术。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

中国的研究不仅证明了“组氨酸扫描法”的安全性,还进一步证明了经过改造的TCR-T在黑色素瘤、血液瘤、肠癌和骨肉瘤等多种动物模型中均有更强的肿瘤识别与清除能力。科学家认为,这是一种有巨大临床应用价值的抗癌疗法。当然,这种改造后的TCR-T疗法还需要临床试验性治疗来验证。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

改造T细胞可“通杀”血液肿瘤和实体癌2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

在现阶段,增强T细胞识别和杀伤癌细胞的能力来治疗癌症,是国内外临床医生和研究人员的共识,也是免疫疗法的首选,原因是这种疗法副作用少、见效快、治愈率高、治愈后生存期较长。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

而改造T细胞受体又是免疫疗法的重中之重。事实上,在TCR-T之前,人们已经研发出CAR-T(嵌合抗原受体T细胞疗法)并进入临床。该技术通过基因工程改造患者自身T细胞以精准杀伤癌细胞,特别适用于白血病和淋巴瘤等血液肿瘤治疗,被视为“一针清除癌细胞”的先进手段。当时,医疗界认为这一疗法引领着癌症免疫细胞疗法的新方向,而且预测CAR-T可能成为2025年乃至未来几年诺贝尔生理学或医学奖的强有力竞争者。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

CAR-T与前面介绍的TCR-T具有同样的理念和相似的手段,都是改造T细胞受体以增强T细胞识别和杀伤癌细胞的能力。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

具体来说,CAR-T细胞疗法是一种高度定制的细胞免疫疗法,通过提取患者自身的T细胞,在体外进行基因工程修饰产生嵌合抗原受体(CAR),从而赋予T细胞特异性识别并杀伤肿瘤细胞的能力。CAR-T有几个环节:先从癌症患者体内提取免疫T细胞,用基因技术为这些T细胞安装嵌合抗原受体,使其成为CAR-T细胞,并在实验室环境中大量培养这些经过改造的T细胞;然后,将扩增后的CAR-T细胞通过类似输血的方式回输到患者体内;最后,CAR-T细胞在患者体内准确识别并消灭带有特定标志的癌细胞。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

目前,中国已在CAR-T细胞疗法领域取得较大成功,上市多款自主研发产品(如阿基仑赛),在血液肿瘤治疗中达到国际先进的总体有效率,同时还成功探索出通用型CAR-T、体内制备CAR-T,以及针对实体瘤的纳米技术解决方案,显著提高了难治性癌症患者的生存率。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

2025年,华中科技大学同济医学院一个研究团队公布的研究结果表明,采用CAR-T治疗4例多发性骨髓瘤患者的总体有效率达100%,其中2例达到严格意义上的完全缓解状态。同年,华中科技大学同济医学院的另一个团队发表了CAR-T治疗晚期转移性非小细胞肺癌的最新Ⅰ期临床试2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

验结果。他们利用精准生物研发的靶向癌胚抗原(一种酸性糖蛋白,广泛存在于胃癌、肝癌、胰腺癌、结直肠癌和肺癌细胞)的CAR-T细胞疗法(C-13-X)治疗15例病情严重、多线治疗失败的晚期转移性非小细胞肺癌患者。结果显示,患者1年总生存率高达71.1%,客观缓解率达47%,疾病控制率达87%,其中肺部靶病灶控制率高达93%。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

总体而言,更早进入临床的CAR-T治疗血液肿瘤(如白血病、淋巴瘤)有效,但对实体瘤如肺癌、肝癌等的疗效并不佳,其原因是多方面的。实体瘤的结构复杂而且防御严密,肿瘤内部致密的基质和紊乱血管导致CAR-T细胞难以浸润到癌细胞内。同时,实体瘤还存在高度抗原异质性,容易造成CAR-T漏杀癌细胞,导致病情复发。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

在这种情况下,中国研究人员基于“组氨酸扫描法”改造T细胞受体之后,采用TCR-T治疗能弥补CAR-T治疗不容易识别癌细胞的缺陷。换句话说,这两种T细胞免疫疗法能相互补充,既可以高效治疗血液肿瘤,也能治疗实体癌,只待未来TCR-T成功通过临床试验来证明自己的实用价值。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

“组氨酸扫描法”为抗癌提供更多可能2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

所谓“条条大路通罗马”,改造T细胞受体以识别和杀伤癌细胞还有很多方式。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

美国西奈山伊坎医学院的研究人员研发了一种实验性CAR-T免疫疗法,它不直接攻击癌细胞,而是攻击保护癌细胞的细胞。这是一种改造T细胞受体识别和杀灭特殊癌细胞的技术,同样可以治疗癌症。该疗法类似于特洛伊木马策略,通过靶向一种负责守护癌细胞的巨噬细胞进入肿瘤,然后解除这些保护者的武装,并打开肿瘤的大门,让免疫系统清除癌细胞。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

前面提到,CAR-T疗法对实体瘤疗效较低的一个原因是,像肺癌和卵巢癌这样的实体瘤会主动抑制其周围的免疫系统,在癌细胞周围形成保护性细胞,即肿瘤巨噬细胞。巨噬细胞在正常组织和肿瘤中的表现不一样。在健康组织中,巨噬细胞对抗感染并帮助修复损伤,但在肿瘤内部,巨噬细胞被重编程做出相反的事情,即阻挡免疫攻击,帮助癌细胞生存和扩散。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

于是,研究团队用经过改造的免疫细胞即CAR-T细胞来特异性清除肿瘤巨噬细胞,同时保留正常的巨噬细胞,并将肿瘤从免疫抑制状态转变为免疫激活状态。用这些CAR-T细胞治疗患有转移性肺癌和卵巢癌的小鼠,一些小鼠的生存期延长了几个月,更多的小鼠被完全治愈。研究人员利用先进的空间基因组学技术分析后发现,这种疗法重塑了肿瘤环境,一边清除肿瘤巨噬细胞,一边吸引能够杀死癌细胞的免疫细胞进入肿瘤内部,最终让其凋亡。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

巨噬细胞存在于所有类型的肿瘤中,有时数量甚至超过癌细胞,因为肿瘤利用它们作为盾牌,而改造后的CAR-T疗法能将这些巨噬细胞从保护癌细胞转变为杀死癌细胞。下一步,研究人员将进行人体研究来确定其是否真的安全有效。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

总之,改造T细胞受体以识别和杀伤癌细胞有了中国研发的“组氨酸扫描法”,就有希望形成新的TCR-T,同时还能对已经进入临床的CAR-T进行改造,让抗癌疗法既能直接攻击癌细胞,又能破坏保护癌细胞的肿瘤巨噬细胞。随着科学技术的发展,改进和增强T细胞受体的方式还会不断更新,T细胞识别和攻击癌细胞能力越强,免疫疗法就能为治疗癌症提供越多可能。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

人体内的T细胞是免疫系统的主力部队,它们的主要任务是发现和消灭入侵病原体和衰变细胞,如癌细胞,但是总有“漏网之鱼”,原因在于其发现病原体和癌细胞的“扫描仪”——T细胞受体(TCR)并不能完全发挥作用。各国科学家一直希望能找到让TCR稳定发挥的办法,从而使免疫系统对癌细胞实现精准狙击。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

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T细胞是此次我们要重点介绍的免疫细胞。它也被称为T淋巴细胞,起源于骨髓,在胸腺中发育成熟,是适应性免疫系统的核心成分,通过表面特异性T细胞受体即TCR,识别并攻击被病原体感染的细胞、癌细胞等。具体来说,TCR识别病原体和癌细胞是通过抗原肽-MHC分子复合物(pMHC)来进行的,因为pMHC表达于抗原提呈细胞或靶细胞,如癌细胞表面。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

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现在,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心团队研发出“组氨酸扫描法”,即基于组氨酸位点的升级版“扫描仪”,能精准快速定位TCR分子中负责识别癌细胞并启动清除程序的关键位点。简单来说,该研究成果让TCR分子显著提高了识别癌细胞特有的pMHC抗原分子的能力,使T细胞能快速准确捕获癌细胞,并启动杀伤癌细胞的机制,对提高癌症治疗效率有极大帮助。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

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T细胞的抗癌过程是:识别并抓住癌细胞,活化,再形成免疫突触,即T细胞与癌细胞紧密接触,防止杀伤性物质泄漏出来损伤健康组织;接下来,T细胞释放毒性物质,如释放穿孔素(在癌细胞膜上打孔)和颗粒酶(进入癌细胞触发凋亡),导致癌细胞死亡;此外,T细胞还会释放干扰素-γ等细胞因子,直接抑制肿瘤生长并激活其他免疫细胞,如自然杀伤细胞,共同杀灭癌细胞。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

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过去一些研究已证明,TCR-T治疗癌症是有效的,这是一种将识别特定肿瘤抗原的TCR基因转入患者自身T细胞中,使其能够特异性识别并杀伤肿瘤细胞的免疫治疗技术,目前主要用于滑膜肉瘤、肝癌、肺癌等实体瘤的临床治疗。尽管该疗法对实体瘤有效,但由于识别靶向肿瘤抗原的有效性和特异性仍存在难度,疗效并不算理想。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

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前面提到,CAR-T疗法对实体瘤疗效较低的一个原因是,像肺癌和卵巢癌这样的实体瘤会主动抑制其周围的免疫系统,在癌细胞周围形成保护性细胞,即肿瘤巨噬细胞。巨噬细胞在正常组织和肿瘤中的表现不一样。在健康组织中,巨噬细胞对抗感染并帮助修复损伤,但在肿瘤内部,巨噬细胞被重编程做出相反的事情,即阻挡免疫攻击,帮助癌细胞生存和扩散。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

于是,研究团队用经过改造的免疫细胞即CAR-T细胞来特异性清除肿瘤巨噬细胞,同时保留正常的巨噬细胞,并将肿瘤从免疫抑制状态转变为免疫激活状态。用这些CAR-T细胞治疗患有转移性肺癌和卵巢癌的小鼠,一些小鼠的生存期延长了几个月,更多的小鼠被完全治愈。研究人员利用先进的空间基因组学技术分析后发现,这种疗法重塑了肿瘤环境,一边清除肿瘤巨噬细胞,一边吸引能够杀死癌细胞的免疫细胞进入肿瘤内部,最终让其凋亡。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

巨噬细胞存在于所有类型的肿瘤中,有时数量甚至超过癌细胞,因为肿瘤利用它们作为盾牌,而改造后的CAR-T疗法能将这些巨噬细胞从保护癌细胞转变为杀死癌细胞。下一步,研究人员将进行人体研究来确定其是否真的安全有效。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

总之,改造T细胞受体以识别和杀伤癌细胞有了中国研发的“组氨酸扫描法”,就有希望形成新的TCR-T,同时还能对已经进入临床的CAR-T进行改造,让抗癌疗法既能直接攻击癌细胞,又能破坏保护癌细胞的肿瘤巨噬细胞。随着科学技术的发展,改进和增强T细胞受体的方式还会不断更新,T细胞识别和攻击癌细胞能力越强,免疫疗法就能为治疗癌症提供越多可能。2Om速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

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