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在两项不同的研究中，研究人员展示了如何利用合成生物学来解决癌症免疫治疗中的一个难题：与免疫治疗相关的专注于短期内杀灭肿瘤细胞的方式可能无法根除肿瘤，因为肿瘤生长有着更长的时间量程。

两个研究小组在此提出了用合成基因回路来更好掌控免疫疗法时机的策略；通过这些策略，抗肿瘤细胞功能可根据需要而被激活，或抗肿瘤功能仅在CAR T细胞与肿瘤细胞直接相遇时才被激活。

Emmanuel Salazar Cavazos和Grégoire Altan-Bonnet在相关的Perspective文章中写道：“这些研究并未受到‘自然’免疫反应（即动用白细胞、抗体和细胞因子的免疫反应）的限制，而是扩大了由CAR T细胞诱发的对疾病组织的免疫反应的范围。”

在众多的癌症免疫疗法中，嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法涉及对患者的可杀灭癌症的T细胞在体外进行工程改造，旨在令其表达能识别肿瘤表面特定分子的CARs。这些改造后的细胞接着被注射回患者体内以诱发针对癌细胞的免疫反应。然而，CAR T细胞疗法通常被优化用于短期细胞反应（如杀死肿瘤细胞），但它们可能无法取得长期的系统性根除肿瘤的疗效。

为了在时间流程中精确掌控CAR T细胞功能，Greg Allen等人利用近来研发的合成Notch受体来设计具有第二种受体的增强型CAR T细胞。该第二种受体可以识别肿瘤抗原，并在之后令T细胞释放细胞因子白介素-2，但该细胞因子的释放仅发生在CAR T细胞与肿瘤细胞直接相遇时。

在小鼠模型中，该方法能让CAR T细胞渗透至胰腺实体肿瘤和黑色素瘤中，导致实质性的肿瘤根除。作者团队表示，至关重要的是，这些以肿瘤为标靶的IL-2输送回路为局部肿瘤设靶提供了一条潜在的途径，同时也将IL-2的长期毒性问题降至最低。

Li等人在他们的研究中开发了一个由11种可编程合成转录因子组成的工具包；这些转录因子可根据需要而通过定时给予FDA批准的小分子诱导剂而被激活。作者利用这些工具设计出了可根据需要激活特定细胞程序（如增殖和抗肿瘤活性）的人体免疫细胞。这样做可实现分阶段且时间受控的治疗反应。

Salazar-Cavazos和Altan-Bonnet写道：“结合Li等人和Allen等人所报告的这两项技术进步将使人们不但能够在注射时拥有前所未有的、精确控制治疗细胞群状态的能力，而且还能在免疫反应于患者体内展开时具有控制免疫反应的能力。”

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