《科学》:重塑免疫系统,造血干细胞编辑开启“人体生物制药厂”新范式-肽度TIMEDOO

长期以来,艾滋病(HIV)和高致病性流感疫苗的研发一直受困于病毒极高的变异频率与逃逸机制。人类似乎总是慢了一步。然而,近日发表于《科学》(Science)杂志的一项突破性研究提出了一种颠覆性的解决方案:通过基因编辑重编程免疫系统,使其成为能够长期自主合成高效抗体或治疗性蛋白的“内源性制药厂”。

该研究由洛克菲勒大学(Rockefeller University)分子免疫学实验室 Michel Nussenzweig 教授及 Harald Hartweger 博士领衔。研究证明,通过对极少数造血干细胞(Hematopoietic stem cells, HSCs)进行微调,即可实现长效、可增强的抗体滴度,成功保护实验动物免受致命病毒威胁。

策略迭代:从“训练”B细胞到“重写”免疫源头

传统疫苗接种的本质是模拟一场“实战演习”,依赖免疫系统的自然演化来引导 B 细胞产生抗体。但在面对 HIV 这种披着“伪装糖衣”的病原体时,人体自然演化出所谓“广谱中和抗体(Broadly neutralizing antibodies)”的概率极低。

此前有学者尝试直接编辑成熟的 B 细胞,但由于成熟免疫细胞的寿命有限,产生的防御力往往如昙花一现。为了寻求一种终身性的解决方案,Nussenzweig 团队将目光投向了免疫系统的“生命之源”——造血干细胞。利用 CRISPR 基因编辑工具,研究人员将特定的抗体遗传蓝图永久植入干细胞的基因组中。

放大效应:极少数细胞驱动的强效防御

造血干细胞具备分化出所有免疫谱系的能力。这意味着,一旦源头被成功重编程,其产生的所有子代 B 细胞都将自带“抗体代码”。

实验结果显示出惊人的效率:

  • 稀有扩增:即便最初成功编辑的干细胞寥寥无几,在后续常规疫苗的“触发”下,这些携带特定代码的稀有细胞也会迅速扩增,并精准成熟为能大量分泌抗体的浆细胞(Plasma cells)。

  • 实战保护:实验小鼠在接受一次性基因干预后,体内能够产生极高浓度的流感广谱中和抗体,在面对致命剂量病毒感染时展现出极高的生存率。

  • 可控增强:这种抗体产量并非一成不变,而是保留了免疫系统的天然特性——可通过后续接种再次“加强(Boost)”,使抗体滴度进一步攀升。

平台化愿景:从传染病干预到代谢病修复

该技术的通用性远不止于抗体制造。研究团队证明,受训的 B 细胞同样可以作为载体分泌非抗体蛋白。这为治疗因酶缺失或蛋白质功能障碍导致的遗传病、代谢障碍(如溶酶体贮积症等)提供了全新的递送思路。

更具潜力的是其“多抗体组合”能力。通过给干细胞植入多种不同的抗体指令,单一免疫系统可同时生产多种“组合拳”抗体,从而封锁 HIV 等高突变病毒的逃逸路径。目前,研究人员已在人类干细胞上完成了技术可行性验证,证明其生成的免疫细胞完全具备预期的生物学功能。

临床前瞻:一针见效的“预防性医学”新时代

“我们的目标是实现‘一针制胜’,通过对基因组的一次性干预,让身体获得自主合成目标蛋白的能力,”Hartweger 博士表示。这种模式避开了高度不确定的免疫训练过程,直接从源头提供了确定的蛋白质供应。

Nussenzweig 教授强调,这项研究为解决艾滋病疫苗等世纪难题提供了一种“技术绕道”方案。如果人类无法通过传统疫苗在体内诱导出复杂的广谱保护,那么直接重编程免疫系统或许是通往“功能性治愈”的终极路径。

目前,团队正筹划在非人灵长类动物身上开展后续实验。这项成果标志着人类正在从“医疗受体”转变为“活性药物工厂”,预示着蛋白质疗法将迎来根本性的范式转移。

参考文献:Harald Hartweger, B lymphocyte protein factories produced by hematopoietic stem cell gene editing, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adz8994. www.science.org/doi/10.1126/science.adz8994

编辑:王洪

排版:李丽