2026年5月4日，夜色直播-夜色直播app-夜色直播下载 天然药物及仿生药物全国重点实验室刘涛教授、王永副研究员团队在Advanced Science杂志上发表了题为“Genetic Code Expanded T Cell for Controllable Immunotherapy”的研究论文。该研究创新性地将遗传密码扩增（Genetic Code Expansion, GCE）技术应用于CAR-T细胞工程，开发了一种翻译水平的控制系统，实现了对嵌合抗原受体（CAR）表达严格、快速且保留完全杀伤功能的精准调控，为解决临床细胞治疗的安全性问题提供了极具潜力的新一代可编程平台。
嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法在治疗血液恶性肿瘤（如B细胞白血病和淋巴瘤）方面展现出了巨大的临床治愈潜力。然而，该疗法的一大临床挑战在于难以平衡治疗剂量与毒副反应。现实数据表明，超过70%的接受治疗的患者会产生细胞因子释放综合征（CRS）等系统性过度炎症反应，严重时可导致多器官衰竭。这主要是由于CAR-T细胞在体内不可控的过度激活引起的，传统的应对策略（如自杀基因开关）往往会牺牲T细胞的功能，甚至带来不可逆的细胞清除。
为了解决这一问题，研究团队利用化学生物学中的遗传密码扩增（GCE）技术。该技术通过引入正交的氨酰-tRNA合成酶/tRNA系统，可以将非天然氨基酸（ncAAs）特异性地插入到蛋白质序列的无义突变处（例如琥珀终止密码子TAG）。这相当于给CAR-T细胞的“制造工厂”设置了一道必须依靠特殊“钥匙”（即特定的非天然氨基酸，如BocK）才能打通的关卡。只有当患者服用了这种小分子，完整的CAR蛋白才会被翻译并在细胞膜上表达，从而行使免疫杀伤功能；一旦停止服药，CAR蛋白合成即刻终止，T细胞恢复静息状态。
研究内容：
琥珀密码子突变位点的筛选与验证
研究团队构建了针对CD19靶点的双质粒系统，并设计了两种调控策略：细胞外控制与细胞内控制。在细胞外控制策略中，将TAG密码子引入scFv结构域（筛选出最优位点为VH L63TAG）；在细胞内控制策略中，将TAG引入共刺激信号区（筛选出最优位点为4-1BB V19TAG）。在Jurkat T细胞中的测试表明，这两种最优突变体不仅展现了对BocK极其严格的依赖性表达，且在无ncAA时背景泄漏极低（信噪比超过50倍），同时完美保留了依赖于抗原刺激的T细胞活化能力。
GCE系统在稳定细胞系中的系统性优化
要将该系统推向临床应用，必须建立稳定的基因组整合。由于在哺乳动物稳转细胞系中ncAA的插入效率经常存在瓶颈，导致CAR表达水平大幅下降，团队利用piggyBac转座子系统对GCE组件进行了系统性优化。通过测试不同的Pol III启动子和增加tRNA基因拷贝数，并引入经定向进化改造的高效tRNA突变体（PyOtR），研究人员成功突破了翻译效率瓶颈，大幅提升了无义突变的抑制效率。
稳定Jurkat T细胞中CAR表达与活化的精准调控
基于优化后的第二代稳定细胞系（GCE-CAR-JT-V2），研究证明该系统具有极佳的响应性与可逆性。实验发现，仅需1分钟的BocK瞬时暴露脉冲，即可在后续培养中检测到显著的CAR表达；在持续给药下，4小时内即有蛋白产生。在ON-OFF-ON和OFF-ON-OFF的交替循环测试中，CAR的表达量紧密追踪BocK的给药情况，并在撤药后48小时内迅速衰退至基线，这证明了翻译级开关在时间维度上的高保真调控能力。
原代人类T细胞中CAR功能与表达的严格调控
为了模拟临床实际，研究团队将该GCE系统成功转染至健康供体的原代CD3+ T细胞中，构建了稳定的GCE-CAR-T细胞。在共培养杀伤实验中，该工程化T细胞表现出对CD19+ K562细胞和天然表达CD19的Nalm-6白血病细胞的特异性杀伤。值得注意的是，在饱和的BocK浓度诱导下，尽管表面CAR密度仅为野生型细胞的约25%，但其诱导的细胞毒作用以及IL-2、IFN-γ等核心细胞因子的分泌水平，均达到了与常规野生型CAR-T细胞相当的惊人效力。
白血病异种移植模型中的体内体内治疗验证
最后，团队通过NCG小鼠构建了播散性白血病（Nalm-6-Fluc）异种移植模型。活体生物发光成像结果显示：当回输GCE-CAR-T细胞并搭配每日口服给予BocK时，小鼠体内的肿瘤清除动力学和总体生存期延长均与注射野生型CAR-T细胞的小鼠完美一致。而在回输了GCE-CAR-T细胞但未施用BocK的小鼠组别中，肿瘤呈侵袭性进展，疾病状态与未接受治疗的对照组没有显著差异，彻底验证了该治疗在体内毫无背景“漏表达”的极高安全性。
总结：
该工作在国际上率先系统性地验证了通过遗传密码扩增技术可以作为CAR-T细胞快速、严格且无损药效的翻译水平控制开关。这一成果极大地扩展了合成生物学与免疫学交叉融合的边界，为开发更安全、可控、智能的细胞治疗实体药物指明了崭新的道路。
夜色直播-夜色直播app-夜色直播下载 刘涛教授和王永副研究员为研究论文的共同通讯作者。夜色直播-夜色直播app-夜色直播下载 硕士研究生王雪（2025年毕业）、2022级六年制学生高迎奥为论文的共同第一作者。团队成员苏晔宇为该研究做出了重要贡献。天然药物及仿生药物全国重点实验室仪器平台指导老师姜竺君、马雯为该研究做出了重要技术支持。该研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金的支持。
论文链接： //doi.org/10.1002/advs.75501
通讯作者简介：
刘涛，北京大学博雅特聘教授，国家杰青、国家优青、北京市杰青基金获得者，夜色直播-夜色直播app-夜色直播下载 分子与细胞药理学系主任。担任ACS Omega杂志副主编和Journal of Molecular Biology杂志编委，任中国医药生物技术协会合成生物学分会委员、中国生物工程学会合成生物学分会青年工作组委员。获中国药学会生物医药青年奖、拜耳学者奖、屠呦呦青年学者奖、北京大学王选青年学者奖等。以通讯作者身份在Nat. Chem., Nat. Chem. Biol., Mol. Cell, Nat. Commun., Sci. Adv., Chem, JACS, ACIE, Chem. Rev.等上发表论文30余篇。研究集中在基于细胞工程的蛋白质精准化学修饰技术，通过非天然氨基酸介导的蛋白质化学修饰实现蛋白质、病毒以及细胞等生物技术药物的升级换代与创新。
王永，北京大学副研究员。以第一( 含共同)/ 通讯( 含共同) 作者身份在Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Sci., J. Med. Chem., Nano Lett., Bioorg. Med. Chem., Methods Mol. Biol.等发表论文多篇。主要研究方向为基于生物合成的蛋白质遗传编码与蛋白质的精准化学修饰，致力于构建新型生物正交反应工具，推动蛋白质药物的功能优化与创新应用，研究内容聚焦于抗体-药物偶联(ADC) 和细菌治疗等领域。
天然药物及仿生药物全国重点实验室
