物理硬杀癌之外,基因"當紅炸子雞"技术: 利用病人自身的免疫细胞来清除癌细胞

来源: bose2014 2015-05-15 14:07:02 [] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读: 次 (14139 bytes)
本文内容已被 [ bose2014 ] 在 2015-05-15 14:09:44 编辑过。如有问题,请报告版主或论坛管理删除.
obviously, Eric Betzig and 庄小威's pioneering work and their achievements in 分子荧光 technology help 基因"當紅炸子雞" etc big time.

"Eric Betzig很快使用近场显微镜实现了单分子荧光检测,然后他开始思考是否可以用普通光学显微镜检测能发出不同荧光的单分子。这个思路就是用显微镜对每种颜色进行分别照相,只要同一种颜色的分子距离没有小于Abbe光学衍射极限的0.2微米,最后将不同颜色的照片进行重叠获得不同颜色的照片,这样不同颜色的分子即使距离非常接近达到纳米水平,因为是不同时间采集的信号,所以可以进行精确区分。这正是突破光学衍射极限的理想办法"

"2006年,超高分辨率显微镜研究行业翻开了新的篇章。埃里克·贝齐格、哈罗德·汉斯以及庄小威等数个科研小组几乎同时报道了他们提高显微镜分辨率的科研成果。

此后几年,超高分辨率荧光显微镜又得到了进一步的发展。现在,生物学家已经能够使用超高分辨率荧光显微镜在纳米水平上观察细胞内部发生的生化变化了。以往那些大小在200nm至750nm之间的模糊泡状图像再也无法对他们造成困扰了。现在,越来越多的实验室安装了这种最新型的显微镜并投入了使用"
-------------
CAR-T疗法进展




CAR-T细胞的体内输注用于治疗肿瘤不但起效快,而且有可能获得长期的疗效。特别是T细胞修饰后表达的嵌合抗原受体可以避免T细胞的免疫耐受和主要组织相容性复合体的约束。此外,细胞培养方法以及将基因引进T细胞的分子和病毒学技术的进步,使得基因修饰的外周血T细胞的扩增变得相对简单。

什么是CAR-T?

CAR-T,全称是Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy,嵌合抗原受体T细胞免疫疗法。这是一个出现了很多年,但是近几年才被改良使用到临床上的新型细胞疗法。和其它免疫疗法类似,它的基本原理就是利用病人自身的免疫细胞来清除癌细胞,但是不同的是,这是一种细胞疗法,而不是一种药。

CAR-T治疗,简单来说是五步:

1:从癌症病人身上分离免疫T细胞。

2:利用基因工程技术给T细胞加入一个能识别肿瘤细胞,并且同时激活T细胞杀死肿瘤细胞的嵌合抗体,T细胞立马华丽变身为高大上的CAR-T细胞。 它不再是一个普通的T细胞,它是一个带着GPS导航,随时准备找到癌细胞,并发动自杀性袭击,与之同归于尽的“恐怖分子”T细胞!

3:体外培养,大量扩增CAR-T细胞,一般一个病人需要几十亿,乃至上百亿个CAR-T细胞(体型越大,需要细胞越多)。

4:把扩增好的CAR-T细胞输回病人体内。

5:严密监护病人,尤其是控制前几天身体的剧烈反应(原因后面说),搞定收工。

改善细胞生产工艺  

如何生产出通用型的CAR-T细胞以减少生产成本是极大的挑战。一个可能的方法是从捐献者身上获得T细胞后将细胞的HLA基因敲除,并表达非经典HLA分子,以阻止自然杀伤细胞介导的细胞识别和细胞溶解,从而生产出通用的T细胞产品。此外,可能没必要将CAR基因整合到T细胞的染色体上,因为RNA转染的CAR的短暂表达在动物模型上也有效果。为了加强安全性,建议使用无血清培养基。 

FDA最近制定和公布了细胞和基因治疗产品的指导草案,其中一个要求是生产商要确定这些细胞或基因治疗产品的活性指标。对于基因修饰T细胞,有许多因素可能和活性有关,包括基因载体、培养条件、CAR结构、细胞类型以及该细胞类型的比例。目前,最简单的活性指标是CAR+细胞的数量。然而,细胞的精确类型可能对活性同样重要。例如,中心记忆细胞CD8+细胞的长期存活,这些细胞可能是确定活性的唯一指标。目前大多数研究者都专注于外周血衍生的T细胞。已有一些研究者用第二代CAR转导自然杀伤细胞。

恶性血液病治疗优势显著  

在过去五年,CAR-T的出色疗效不断成为一些研究机构引人注目的头条新闻。由于血细胞细胞膜上有很多已知的抗原表达,以及获得白细胞相对容易和T细胞自然归巢于血液器官(如血液、骨髓、淋巴结),因此将CAR-T细胞首先尝试用于恶性白血病的治疗不足为奇。  

CAR-T细胞用于恶性血液病的临床试验也最多。这些临床试验的结果表明了可能影响CAR-T细胞治疗效果的几个关键因素。如尽管所有的疾病都能表达CD19,但是急性淋巴细胞白血病似乎比慢性淋巴细胞白血病或者惰性淋巴瘤有更高的反应率。原因可能包括淋巴瘤患者有T细胞缺陷、肿瘤微环境的抑制作用、先前的治疗情况、患者的年龄以及T细胞的活性和组分(如CD4:CD8的比例,调节性T细胞的含量)。肿瘤微环境也可能影响CAR-T细胞溶解肿瘤细胞的功能。通过分析从肿瘤组织中分离出来的CAR-T细胞,发现它们表达PD-1,因此治疗效果可能受PD-L1的影响。检查点封锁技术可以提高T细胞的活性。应用淋巴耗损法和注射淋巴因子则可支持输入的T细胞的体内扩增和存活。  

了解CAR-T细胞活性的关键特征非常重要。细胞表面上CAR的表达毫无疑问是重要的。其次,移植后在血液中必须能检测到足够的CAR-T细胞。可通过聚合酶链反应和流式细胞术检测CAR-T细胞。目前尚不清楚CAR-T细胞的给与剂量最少要多少才能起效。若CAR-T细胞在体内能有效扩增,那么少量的CAR-T细胞仍能够产生很好的疗效。鉴于生产CAR-T细胞的复杂性,能够在输入低剂量的细胞下就能达到疗效是非常吸引人的。毫无疑问输入的细胞必须存活足够的时间。根据已经观察到的肿瘤细胞清除的动力学,移植的细胞需要在体内存活至少几个月。另一方面,假如CAR-T细胞仅是作为进行骨髓移植的过渡治疗,那么它们可能仅需要持续几周。目前还没有随机临床研究证明CAR-T细胞可以代替骨髓移植。但至少不适合进行骨髓移植患者可以接受CAR-T细胞移植。  

毒性和不良反应方面主要有细胞因子释放综合征,巨噬细胞活化综合征、嗜血淋巴细胞瘤和B细胞发育不全。细胞因子释放综合症经常伴随着高水平IL-6的分泌,并导致巨噬细胞活化综合征。尽管可以明确地假定CAR-T细胞能直接杀死肿瘤细胞,但是还不完全清楚是哪种细胞产生大量的细胞因子,尤其是IL-6(毒性反应的关键因子)。也不清楚抗细胞因子抗体或类固醇激素的一般免疫抑制能否影响抗肿瘤反应。IL-6可能是由死亡B细胞、死亡的肿瘤细胞或者被募集来溶解肿瘤细胞的巨噬细胞产生的。目前仍不清楚细胞因子释放综合征或巨噬细胞活化综合征的严重程度是否与抗肿瘤效果有关。比较少见的不良反应有反应迟钝、癫痫、失语症、精神状态变化等,这些都是可逆的。巨噬细胞活化综合征经常与神经学毒性有关。B细胞发育不全是CD-19定向疗法的预期结果,可作为CD-19定向CAR-T细胞在体内存活和有效性的指标。B细胞发育不全可以注射丙球蛋白作为补充治疗。持续的B细胞发育不全即使使用替代疗法也可能导致感染风险的增加。CAR-T细胞在体内消失后B细胞可以恢复,因此患者可以再接受CAR-T细胞。随着更多的患者接受CAR-T细胞治疗,临床研究应重视毒性反应及其处理办法的研究,包括细胞因子封锁、类固醇以及补充免疫蛋白的最佳给药时间和剂量。  

由于CAR-T细胞的显著毒性,研究者也尝试在细胞内整合自杀基因或者关闭基因表达的的策略。然而自杀基因系统整合到所有的CAR-T细胞上仍很难,因为许多自杀基因系统是免疫原性的(例如,表达胸腺激酶的单纯疱疹病毒)或者诱发自杀反应的前体药物要静脉给药。另外,通过趋化因子受体的过渡表达来改变T细胞的归巢或者趋化因子受体的药理学阻断都可以作为增强效力和减轻毒性的一个策略。

前景激动人心  

在扩展CAR-T细胞在B细胞恶性肿瘤之外的应用上,还有两个主要障碍:寻找新靶标与大规模生产。可能有前景的靶标包括CD30(治疗霍奇金病和蕈样肉芽肿病患)、免疫球蛋白Gκ轻链(治疗B细胞白细胞)、CD33和Lewis-Y(急性髓系白血病)、CD123和CD44v6(急性髓系白血病和骨髓瘤)、CD19(B细胞)、CD23和R0R1(慢性淋巴白血病)。正在研究的新靶包括BCMA、CD70、CD74、CD138和CS1(见下表)。目前制药公司、生物科技公司、大学以及合作组织都在进行CAR-T细胞的研究。这对于所有恶性血液病的治疗来说是一个激动人心的时期;十年前,很少有人能预料到,修饰基因疗法的希望会由CAR-T细胞用于治疗恶性血液病而实现。(



---


庄小威无缘诺奖引发关注和争议
日期:2014-10-09 作者:沈湫莎 来源:文汇报


华裔科学家与一名诺奖得主研究成果相似 庄小威无缘诺奖引发关注和争议

昨天化学奖宣布后,许多科学家都提到一个本可能出现在领奖台上的名字——庄小威。由饶毅、鲁白、谢宇主编的微信公众号《赛先生》随即发文表示:“华人教授庄小威的工作在物理原理上与贝齐格完全一样,而且他们发表论文的时间也一样,厚此薄彼令人费解。”



仍有希望冲击诺奖

庄小威是华裔生物物理学家,毕业于中国科学技术大学,现任哈佛大学化学与化学生物、物理学双聘教授,美国国家科学院院士。庄小威所做的研究,正是用荧光光谱和显微技术分析单个分子或粒子的运动表现,这在理念上与昨天揭晓的化学诺贝尔奖完全吻合,而在方法路径上,也与新晋诺贝尔奖得主、美国科学家埃里克·贝齐格如出一辙。

2006年,有三个实验室都独立实现了利用荧光分子的可调控性来做单分子的精确定位,然后再使用图片重组的方式得到超分辨率显微镜图像,这三个组的代表人物分别是贝齐格、赫斯(Samuel T.Hess)和庄小威,最终贝齐格拿出了“棕榈树”(Palm)显微技术,而庄小威拿出了“暴风雪”(storm)显微技术。两者的细微不同之处在于激发荧光材料的使用上,贝齐格用的是光敏蛋白,而庄小威用的是荧光染料。

有网友认为,正是由于庄小威论文发表时间上晚于贝齐格才与重视原创思想的诺贝尔奖失之交臂,但复旦大学物理系教授谭砚文却认为,两者论文发表只有2个月的时间差,在科学上应处于同一时期。

尽管同一项技术被再次授予诺贝尔奖的希望渺茫,但庄小威并非毫无机会。国家蛋白质中心工程师于洋指出,高分辨率荧光显微镜目前大多只用于固定细胞,在活细胞上的尝试较少,目前另外两个小组在做出原创性成果后,技术上“后劲”已显疲态,而庄小威及其弟子黄波等却开始调整这项技术,使它可应用于活动细胞,并尽可能缩短成像时间,其后续成果仍有望冲击诺贝尔奖。



显微镜研究翻开新篇章

紧随黑尔的STED这项开创性工作之后,世界各地实验室等研究机构内陆续出现了一批高分辨率的显微镜技术。例如,由珍妮莉娅法姆研究学院的物理学家兼工程师MatsGustafsson领导的研究团队开发出了结构光学显微镜(SIM)。

SIM技术的原理是通过一系列光成像的图案对低分辨率莫尔条纹形式的精细结构进行成像,此类图像是采用其它技术所无法观察到的。然后再由计算机处理、分析这些条纹中包含的信息,最终就可以获得高分辨率的图像。同年,Gustafsson小组得到了HeLa细胞中肌动蛋白细胞骨架的图像,他的图像相比传统显微镜的图像来说,在测向上的分辨率提高了2倍。随后,该小组又使用非线性技术将整体分辨率提高了4倍。

2006年,超高分辨率显微镜研究行业翻开了新的篇章。埃里克·贝齐格、哈罗德·汉斯以及庄小威等数个科研小组几乎同时报道了他们提高显微镜分辨率的科研成果。

此后几年,超高分辨率荧光显微镜又得到了进一步的发展。现在,生物学家已经能够使用超高分辨率荧光显微镜在纳米水平上观察细胞内部发生的生化变化了。以往那些大小在200nm至750nm之间的模糊泡状图像再也无法对他们造成困扰了。现在,越来越多的实验室安装了这种最新型的显微镜并投入了使用。

可惜的是,这位工程师过早去世,失去了候选诺奖的资格。

所有跟帖: 

美国长大的小中: MIT牛男,基因技术 "當紅炸子雞"之一, 張鋒教授 , 已开公司 -bose2014- 给 bose2014 发送悄悄话 (680 bytes) () 05/20/2015 postreply 10:58:39

请您先登陆,再发跟帖!

发现Adblock插件

如要继续浏览
请支持本站 请务必在本站关闭/移除任何Adblock

关闭Adblock后 请点击

请参考如何关闭Adblock/Adblock plus

安装Adblock plus用户请点击浏览器图标
选择“Disable on www.wenxuecity.com”

安装Adblock用户请点击图标
选择“don't run on pages on this domain”