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題圖 | Pixabay
撰文 | 宋文法
基因治療的核心挑戰是精準靶向,將藥物精準遞送至腫瘤細胞,同時避免對正常細胞造成損傷。目前,實現精準靶向的策略包括優化遞送途徑、改造病毒衣殼、優化調控元件(啟動子、增強子、非翻譯區等)。其中,增強子是決定細胞類型特異性表達的關鍵DNA序列,通過高密度募集互補的轉錄因子來激活基因表達。
然而,天然增強子往往存在活性不足、選擇性差、尺寸過大等問題,在基因治療載體應用中存在局限性。此外,人工增強子設計策略通常是將小型合成轉錄因子結合基序(TFBM)隨機串聯,忽視了天然增強子中的TFBM規則,導致細胞類型選擇性不足。
2026年4月8日,英國愛丁堡大學研究團隊在國際頂級醫學期刊"Nature"上發表了一篇題為" Synthetic super-enhancers enable precision viral immunotherapy "的研究論文。
研究團隊首次開發了合成超級增強子(SSE)技術,實現了腫瘤精準靶向治療,在動物實驗中,單次給藥即可完全清除腫瘤,并激發持久的抗腫瘤免疫記憶,防止腫瘤復發。
研究人員指出,這項技術具備廣譜拓展潛力,理論上可針對多種實體瘤設計相應的增強子,為多種實體瘤的精準基因治療提供了全新技術。
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圖源:論文截圖
在基因組中,細胞類型特異性的增強子常常成簇存在,形成超級增強子,其通過高密度招募轉錄因子來激活基因表達,以實現極高的細胞選擇性和轉錄強度。
基于此,在這項研究中,研究團隊設計了一種全新的策略,將多個天然增強子片段組裝成多段陣列,構建了合成超級增強子(SSE),這樣既能保留天然增強子的TFBM規則,又能實現高密度轉錄因子募集,同時具備極高的細胞選擇性,從而在基因治療載體中實現精準調控,并在膠質母細胞瘤模型中,驗證了合成超級增強子的療效。
膠質母細胞瘤(GBM),是一種由膠質母細胞瘤干細胞(GSC)驅動的難治性腦癌,這些細胞具有胎兒神經干細胞樣表型,GSC高表達SOX2和SOX9等核心轉錄因子,以維持其干性。因此,針對GSC的合成超級增強子設計,有望精準靶向腫瘤。
研究團隊利用SOX2和SOX9在GSC中的高表達特性,構建出由四段組裝形成的合成超級增強子(SSE-7),實驗證實,SSE-7在多種患者來源的GSC系中均表現出極強的轉錄活性,但在正常腦細胞中幾乎不表達,實現了只殺腫瘤、不傷正常腦組織的精準表達。
接下來,研究人員將SSE-7與腺相關病毒載體結合,同時遞送細胞毒性藥物(HSV-TK)與免疫激活因子(IL-12),這種設計實現了「一箭三雕」的抗癌效果:精準殺傷腫瘤細胞、重塑腫瘤微環境、誘導持久抗腫瘤免疫。
在侵襲性膠質母細胞瘤小鼠模型中,單次腫瘤內注射AAV-SSE-7-HSV-TK-IL-12聯合GCV治療,2-3周內,實現了腫瘤完全清除,并誘導了持久的免疫記憶,治療后5個月再次接種腫瘤細胞,沒有一只小鼠形成腫瘤,防止了腫瘤復發。而對照組在1-2周內死亡。
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清除清除動物模型的膠質母細胞瘤(圖源:論文截圖)
在安全性方面,沒有發現體重下降、神經毒性等副作用,證實了SSE-7的高度選擇性。
最后,研究團隊還在人類GBM組織切片和正常腦組織樣本中進行了驗證,SSE-7僅在SOX2陽性的腫瘤干細胞中激活,在正常腦細胞中活性極低,充分證明了其高度選擇性和安全性。
研究團隊指出,這項技術就像精準的開關,只在腫瘤中開啟治療基因,既解決了傳統治療難以精準靶向的問題,又實現了根治,以及誘導了持久的免疫記憶。理論上,可針對多種實體瘤設計相應的增強子,有望改寫多種實體瘤的治療格局。
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圖源:Nature截圖
綜上,這項研究首次開發了一種革命性的癌癥基因治療技術:合成超級增強子,成功實現了對膠質母細胞瘤的精準靶向治療,在小鼠模型中實現腫瘤的徹底清除和長期免疫記憶保護。
參考文獻:
https://doi.org/10.1038/s41586-026-10329-6
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