《Science》UCSF大數據+細胞電路 助CAR-T攻實體癌

2020/11/27
《Science》UCSF大數據+細胞電路 助CAR-T攻實體癌
今(27)日,美國加州大學舊金山分校(UCSF)及普林斯頓大學組成的研究團隊,利用機器學習分析百萬種細胞抗原組合、篩選出能夠區分癌細胞與正常細胞的標靶,再加上人工細胞編程電路,讓CAR-T細胞在攻擊腎
編譯 / 吳培安

今(27)日,美國加州大學舊金山分校(UCSF)及普林斯頓大學組成的研究團隊,利用機器學習分析百萬種細胞抗原組合、篩選出能夠區分癌細胞與正常細胞的標靶,再加上人工細胞編程電路,讓CAR-T細胞在攻擊腎癌、乳癌和黑色素細胞瘤上展現成效。團隊目前也正以最具侵略性的腦癌——膠質母細胞瘤(glioblastoma)為攻克目標,相關發表已刊登於最新一期的《Science》。
 
UCSF細胞與分子藥理學教授Wendell Lim,其研究室開發出的人工細胞電路系統「synNotch」,能夠改造細胞,讓細胞偵測到特定的標靶抗原分子時,根據細胞所接收到的標靶組合結果,進行 ”AND”、”OR” 或 ”NOT”的條件判別、執行特定的指令,讓科學家可以進行精細的細胞編碼工程。
 
今年9月,Lim的研究團隊先和普林斯頓大學 Olga Troyanskaya教授的電腦科學研究團隊合作,利用機器學習分析公開資料庫中2300種基因的表現,找出最能幫助CAR-T細胞分辨正常細胞和癌細胞的抗原組合。
 
接著,他們將大數據分析的結果用於synNotch、改造CAR-T細胞,使之攻擊表現CD70和AXL抗原的腎癌細胞。雖然CD70、AXL各別都在健康的免疫細胞和肺細胞表現,但這些改造的T細胞只殺死了癌細胞,同時放過了這些健康細胞。此結果在學術期刊《Cell Systems》。
 
而在最新的《Science》發表中,研究團隊進一步將多種synNotch組合成菊鍊(daisy-chain,一種電腦系統的匯流排連接方式)、創造出複雜的癌細胞辨識電路,加強了細胞的辨識功能。
 
例如,當synNotch改造過的CAR-T細胞辨識到抗原A時,就會產生能夠辨識B抗原的synNotch受體,而這個受體又能產生辨識C抗原的嵌合抗原受體,讓T細胞只會去攻擊擁有同時有A、B、C三種抗原組合的細胞。
 
在此研究中,他們製造出能夠依照不同生物標誌,精準攻擊黑色素細胞瘤(melanoma)和乳癌。甚至,當裝載了synNotch的T細胞注射到同時帶有兩種相似腫瘤、但抗原組合不同的小鼠體內時,這些T細胞也能夠準確且有效的攻擊它們應該攻擊的腫瘤細胞。
 
Lim認為這種人工細胞電路,幾乎可以能夠讓T細胞針對不同種癌症細胞的特定細胞抗原組合,展開精準的攻擊。目前研究團隊正嘗試將這套改造方法,用在膠質母細胞瘤的CAR-T療法開發上。
 
參考資料:
https://www.ucsf.edu/news/2020/11/419121/big-data-powers-design-smart-cell-therapies-cancer