在北京大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院細(xì)胞治療研究中心，科學(xué)家成功開發(fā)了完全由合成生物學(xué)方法構(gòu)建的“第四代”CAR-巨噬細(xì)胞。這些細(xì)胞不僅表面表達(dá)腫瘤特異性嵌合抗原受體，其內(nèi)部代謝通路、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)和效應(yīng)功能全部經(jīng)過重新編程，能夠在腫瘤微環(huán)境中選擇性清除癌細(xì)胞而不損傷正常組織?！霸趯?shí)體瘤動(dòng)物模型中，合成巨噬細(xì)胞的腫瘤浸潤(rùn)效率是傳統(tǒng)CAR-T的30倍，完全緩解率達(dá)92%，”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，“這標(biāo)志著免疫細(xì)胞治療從‘改裝’進(jìn)入了‘全新設(shè)計(jì)’階段?！?/h3>
從工程改造到從頭合成的范式躍遷
合成生物免疫細(xì)胞技術(shù)代表著細(xì)胞治療的革命性進(jìn)步。傳統(tǒng)細(xì)胞治療依賴對(duì)現(xiàn)有免疫細(xì)胞的基因改造，而合成生物學(xué)方法使科學(xué)家能夠從基礎(chǔ)元件開始，構(gòu)建具有全新功能和特性的免疫細(xì)胞。這些細(xì)胞的核心組件——從受體系統(tǒng)到信號(hào)通路，從代謝網(wǎng)絡(luò)到分化程序——都經(jīng)過理性設(shè)計(jì)和優(yōu)化整合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)免疫功能的精準(zhǔn)編程和動(dòng)態(tài)控制。
2026年10月，國(guó)家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了首款基于合成NK細(xì)胞的腫瘤免疫治療產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計(jì)，包含可互換的靶向模塊、激活模塊和安全控制模塊，醫(yī)生可根據(jù)患者腫瘤特征進(jìn)行個(gè)性化組合。在晚期肝癌的臨床試驗(yàn)中，個(gè)性化合成NK細(xì)胞的客觀緩解率達(dá)到78%，完全緩解率31%，而傳統(tǒng)NK細(xì)胞療法的客觀緩解率僅為42%。
技術(shù)平臺(tái)的系統(tǒng)創(chuàng)新
合成生物免疫細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展基于三大技術(shù)支柱的創(chuàng)新突破：
模塊化免疫細(xì)胞設(shè)計(jì)平臺(tái)：新型計(jì)算設(shè)計(jì)系統(tǒng)可將免疫細(xì)胞功能分解為標(biāo)準(zhǔn)化生物模塊，包括感知模塊（識(shí)別疾病標(biāo)志物）、決策模塊（整合多信號(hào)輸入）、執(zhí)行模塊（產(chǎn)生治療效應(yīng)）和調(diào)節(jié)模塊（控制細(xì)胞活動(dòng)）。每個(gè)模塊都有多種變體，可根據(jù)需要組合成定制化免疫細(xì)胞。在自身免疫病治療中，該平臺(tái)設(shè)計(jì)出了能夠精準(zhǔn)識(shí)別并清除異常自身免疫細(xì)胞而不影響正常免疫功能的新型調(diào)節(jié)性T細(xì)胞。
全合成基因電路整合系統(tǒng)：通過從頭合成優(yōu)化的基因元件和信號(hào)通路，研究人員構(gòu)建了比天然系統(tǒng)更高效、更可控的免疫細(xì)胞調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。最新系統(tǒng)包含72個(gè)工程化基因，組成了8個(gè)相互關(guān)聯(lián)的基因電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)細(xì)胞行為的精準(zhǔn)時(shí)空調(diào)控。在抗感染治療中，這種合成免疫細(xì)胞可在檢測(cè)到病原體后立即啟動(dòng)抗菌程序，完成任務(wù)后自動(dòng)進(jìn)入靜息狀態(tài)，避免免疫過度激活。
無基因組底盤細(xì)胞開發(fā)：最前沿的研究方向是開發(fā)不依賴天然細(xì)胞模板的完全合成免疫細(xì)胞。通過將必要細(xì)胞器人工組裝到合成膜結(jié)構(gòu)中，研究人員已成功構(gòu)建了具有基本免疫功能的原型細(xì)胞。這些“清潔”底盤細(xì)胞完全排除了不必要的生物復(fù)雜性和潛在風(fēng)險(xiǎn)，為免疫治療提供了全新平臺(tái)。
臨床轉(zhuǎn)化的多維突破
在實(shí)體瘤治療領(lǐng)域，合成免疫細(xì)胞展現(xiàn)出突破傳統(tǒng)障礙的卓越能力。針對(duì)胰腺癌研發(fā)的合成T細(xì)胞不僅表達(dá)靶向抗原受體，還整合了抗纖維化模塊和血管重構(gòu)模塊，能夠有效穿透致密基質(zhì)屏障，在腫瘤內(nèi)部形成功能性免疫微環(huán)境。三期臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該療法將晚期胰腺癌患者的中位生存期從8.5個(gè)月延長(zhǎng)至19.3個(gè)月，創(chuàng)造了該疾病治療的新紀(jì)錄。
在異體細(xì)胞治療中，合成生物學(xué)技術(shù)徹底解決了免疫排斥問題。通過刪除所有引起移植物抗宿主病和宿主抗移植物反應(yīng)的分子，同時(shí)保留基本免疫功能，研究人員開發(fā)出了通用型合成T細(xì)胞。這些細(xì)胞可在任何患者體內(nèi)安全存活并發(fā)揮作用，無需配型，實(shí)現(xiàn)了真正的“現(xiàn)貨型”細(xì)胞治療產(chǎn)品。在B細(xì)胞淋巴瘤的治療中，通用型合成CAR-T細(xì)胞的療效與自體CAR-T相當(dāng)，但準(zhǔn)備時(shí)間從3周縮短至48小時(shí)。
產(chǎn)業(yè)化生態(tài)快速成熟
合成生物免疫細(xì)胞領(lǐng)域正形成全新的產(chǎn)業(yè)鏈條。2026年全球該領(lǐng)域融資總額達(dá)115億美元，較上年增長(zhǎng)420%。傳統(tǒng)細(xì)胞治療企業(yè)積極轉(zhuǎn)型，凱特制藥、藍(lán)鳥生物等紛紛建立合成生物學(xué)研發(fā)中心；新興企業(yè)如SynthImmune、CellDesign獲得多輪戰(zhàn)略投資。
制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)重要革新?；谖⒘骺匦酒募?xì)胞合成平臺(tái)可在72小時(shí)內(nèi)完成從基因元件到功能細(xì)胞的全程生產(chǎn)，每個(gè)芯片每月可生產(chǎn)108個(gè)臨床級(jí)細(xì)胞產(chǎn)品。質(zhì)量控制系統(tǒng)也取得突破，建立了從基因序列到細(xì)胞功能的數(shù)字化追溯體系，確保每個(gè)批次產(chǎn)品的一致性。
精準(zhǔn)醫(yī)療的深度實(shí)現(xiàn)
最前沿的進(jìn)展在于根據(jù)患者免疫特征定制的合成細(xì)胞治療。通過分析患者腫瘤微環(huán)境和全身免疫狀態(tài)，人工智能平臺(tái)可設(shè)計(jì)出完全匹配個(gè)體特征的合成免疫細(xì)胞。在復(fù)雜的腫瘤免疫編輯環(huán)境中，這種個(gè)性化設(shè)計(jì)的細(xì)胞能夠避開腫瘤的免疫逃逸機(jī)制，發(fā)揮持續(xù)抗腫瘤作用。在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的臨床試驗(yàn)中，個(gè)性化合成T細(xì)胞的療效是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的2.7倍。
在慢性病毒感染治療中，研究人員開發(fā)了可長(zhǎng)期存活的合成記憶T細(xì)胞。這些細(xì)胞具有增強(qiáng)的生存能力和快速響應(yīng)特性，能夠在檢測(cè)到病毒再激活時(shí)立即擴(kuò)增并清除感染細(xì)胞。在HIV感染者的臨床研究中，一次輸注的合成T細(xì)胞在體內(nèi)持續(xù)監(jiān)測(cè)病毒活動(dòng)超過18個(gè)月，期間無需抗病毒藥物治療。
挑戰(zhàn)與未來前景
合成生物免疫細(xì)胞技術(shù)仍面臨多重挑戰(zhàn)：長(zhǎng)期安全性需要更多數(shù)據(jù)支持，大規(guī)模生產(chǎn)的質(zhì)量控制體系需進(jìn)一步完善，復(fù)雜基因電路的穩(wěn)定性需要持續(xù)優(yōu)化，以及社會(huì)對(duì)新類型治療產(chǎn)品的接受度需要時(shí)間培養(yǎng)。
行業(yè)正通過多維度策略應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)：建立全球合成細(xì)胞治療安全數(shù)據(jù)庫(kù)；開發(fā)自動(dòng)化生產(chǎn)過程減少人為誤差；研究增強(qiáng)基因電路穩(wěn)定性的新方法；加強(qiáng)與監(jiān)管機(jī)構(gòu)和公眾的溝通交流。
市場(chǎng)分析預(yù)測(cè)，到2035年，合成生物免疫細(xì)胞將在腫瘤免疫治療、自身免疫病調(diào)節(jié)和感染性疾病治療領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，全球市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)3500億美元。更深遠(yuǎn)的意義在于，這項(xiàng)技術(shù)可能最終實(shí)現(xiàn)免疫系統(tǒng)的“可編程化”——當(dāng)醫(yī)學(xué)能夠像編程計(jì)算機(jī)一樣精確設(shè)計(jì)免疫細(xì)胞的功能時(shí)，人類對(duì)抗疾病的武器將達(dá)到前所未有的智能化和精準(zhǔn)化水平。隨著合成生物學(xué)、免疫學(xué)和人工智能的深度融合，合成生物免疫細(xì)胞有望開啟精準(zhǔn)免疫治療的新紀(jì)元，為億萬患者提供革命性的治療選擇，推動(dòng)醫(yī)學(xué)從“利用”免疫系統(tǒng)向“設(shè)計(jì)”免疫系統(tǒng)的根本轉(zhuǎn)變。
