機(jī)械遺傳學(xué)（mechanogenetics）側(cè)重于了解細(xì)胞和組織的機(jī)械性能變化和物理力如何影響基因表達(dá)。如今，研究人員希望借助機(jī)械遺傳學(xué)創(chuàng)新方法，使用超聲波機(jī)械擾動T細(xì)胞，將機(jī)械信號轉(zhuǎn)化為細(xì)胞遺傳信號，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制基因和細(xì)胞激活。

根據(jù)發(fā)表文章，研究人員展示了該遠(yuǎn)程遙控機(jī)械遺傳學(xué)系統(tǒng)可以作用于工程嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor，CAR）表達(dá)T細(xì)胞，使其靶向殺傷癌細(xì)胞。工程CAR-T細(xì)胞具有機(jī)械傳感器和遺傳轉(zhuǎn)導(dǎo)模塊，可被經(jīng)過微泡放大的超聲遠(yuǎn)程激活。

研究人發(fā)現(xiàn)，微泡共軛鏈霉親和素（streptavidin）后可以與細(xì)胞表面耦合，細(xì)胞表面表達(dá)機(jī)械力敏感Piezo1離子通道。當(dāng)細(xì)胞暴露于超聲波振動，微泡發(fā)生振動，機(jī)械力刺激Piezo1離子通道轉(zhuǎn)運(yùn)鈣離子進(jìn)入細(xì)胞，觸發(fā)鈣依賴磷酸酶（calcineurin）活化、NFAT去磷酸化和轉(zhuǎn)位入核等下游通路。核轉(zhuǎn)位的NFAT能與啟動CAR基因表達(dá)的遺傳轉(zhuǎn)導(dǎo)模塊上游反應(yīng)元件相結(jié)合，誘導(dǎo)T細(xì)胞識別和靶向殺死癌細(xì)胞。

毫無疑問，CAR-T細(xì)胞療法的橫空出世是當(dāng)代癌癥治療的范式轉(zhuǎn)變。然而，距離廣泛應(yīng)用，CAR-T免疫療法仍有很多障礙需要克服。例如，CAR-T細(xì)胞對非惡性組織的非特異性靶向有致命風(fēng)險。我們的研究能讓CAR-T細(xì)胞免疫療法靶向?qū)嶓w瘤的治療策略達(dá)到的精度和效率，同時減少脫靶毒性。