Nature：合成超級增強(qiáng)子賦能基因療法，一次注射，精準(zhǔn)清除腫瘤，長期防復(fù)發(fā)

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

在基因治療中，通常采用細(xì)胞類型特異性啟動子來限制治療性載荷只在需要治療的特定器官/組織或細(xì)胞中表達(dá)，以減少不必要的潛在風(fēng)險。然而，這些啟動子在活性強(qiáng)度、細(xì)胞選擇性和序列長度方面，通常存在不足。

2026 年 4 月 8 日，愛丁堡大學(xué)的研究人員在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表了題為：Synthetic super-enhancers enable precision viral immunotherapy 的研究論文。

該研究通過將多個功能驗證的增強(qiáng)子片段組裝成合成超級增強(qiáng)子（SSE），賦能精準(zhǔn)病毒免疫療法——只殺腫瘤、不傷害健康細(xì)胞。在侵襲性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠模型中，實現(xiàn)了單次注射、腫瘤清零、防止復(fù)發(fā)的強(qiáng)大抗癌效果。

基因療法需要在特定細(xì)胞群體中實現(xiàn)治療載荷的靶向表達(dá)，以達(dá)到適宜的治療劑量并最大程度減少脫靶效應(yīng)。為實現(xiàn)這種選擇性，可探索多種策略，包括遞送途徑、病毒衣殼工程以及調(diào)控元件（例如啟動子、增強(qiáng)子、非翻譯區(qū)和終止信號）。

增強(qiáng)子（enhancer）通過轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合基序（TF-binding motif，TFBM）高密度募集互補(bǔ)的轉(zhuǎn)錄因子（TF），從而決定細(xì)胞類型特異性表達(dá)。然而，天然增強(qiáng)子在應(yīng)用于基因治療載體時往往存在局限性，例如尺寸、增強(qiáng)強(qiáng)度、選擇性及序列質(zhì)量未達(dá)最優(yōu)。

構(gòu)建人工啟動子和人工增強(qiáng)子的策略通常集中于篩選小型（約 10 bp）合成 TFBM 并將其組裝成串聯(lián)重復(fù)結(jié)構(gòu)。但這種方法存在不足，因其缺乏天然 TFBM 語法規(guī)則（包括 TFBM 的間距、順序、方向及親和力），而這些要素對細(xì)胞類型選擇性至關(guān)重要。

細(xì)胞類型特異性增強(qiáng)子在基因組中常常聚集在一起形成超級增強(qiáng)子（Super-enhancer）。超級增強(qiáng)子通常通過低親和力基序的局部聚集來調(diào)控與細(xì)胞身份相關(guān)的轉(zhuǎn)錄程序。這會導(dǎo)致與細(xì)胞譜系和信轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子以高密度結(jié)合，從而促進(jìn) RNA 聚合酶 II 的募集和高轉(zhuǎn)錄輸出。

因此，研究團(tuán)隊提出，可以通過將與不同基因相關(guān)的天然增強(qiáng)子片段組裝成多組分陣列，然后進(jìn)行功能篩選以識別所需的活性和選擇性來設(shè)計合成超級增強(qiáng)子（Synthetic Super-enhancer，SSE）。由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因調(diào)控元件將捕獲定義特定細(xì)胞類型和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)狀態(tài)的轉(zhuǎn)錄因子組合的基本語法，此類合成超級增強(qiáng)子在基因治療應(yīng)用中可能具有重大價值。

接下來，研究團(tuán)隊將膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）作為研究對象來測試合成超級增強(qiáng)子平臺。GBM 是一種無法治愈的腦癌，由具有胎兒神經(jīng)干細(xì)胞樣表型的細(xì)胞驅(qū)動，這些細(xì)胞被稱為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤干細(xì)胞（GSC），它們高表達(dá)與神經(jīng)干細(xì)胞和祖細(xì)胞相關(guān)的主控轉(zhuǎn)錄因子，包括SOX2、SOX9。

研究團(tuán)隊設(shè)計了一個包含 4579 個 160bp 長度的增強(qiáng)子片段的質(zhì)粒庫進(jìn)行功能篩選，從中篩選出了 32 個表現(xiàn)出極高 GSC 選擇性的增強(qiáng)子片段。SOX9 以同源二聚體的形式與這些增強(qiáng)子片段結(jié)合，并與 SOX2 協(xié)同作用，觸發(fā)大型多聚轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物的形成。研究團(tuán)隊將其中 4 個最優(yōu)片段串聯(lián)，構(gòu)建出了合成超級增強(qiáng)子（SSE），其中SSE-7在多種遺傳背景的 GSC 中都表現(xiàn)出極強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄活性，強(qiáng)度可與強(qiáng)啟動子 CMV 媲美，而在正常神經(jīng)元、星型膠質(zhì)細(xì)胞等細(xì)胞中幾乎處于關(guān)閉狀態(tài)。

進(jìn)一步研究顯示，SSE-7的激活不僅依賴于 SOX2 和 SOX9 的表達(dá)，還需要 MAPK-ERK 等癌癥信號通路，這表明 SSE-7 實際上是一個“邏輯門”，只有當(dāng)細(xì)胞同時具備干性特征和致癌信號時才會開啟。這種精密的調(diào)控機(jī)制，確保了治療的高度特異性——只攻擊真正的腫瘤干細(xì)胞，不影響正常細(xì)胞。

接下來，研究團(tuán)隊將這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為了基因療法，他們使用腺相關(guān)病毒（AAV）載體遞送，由 SSE-7 驅(qū)動雙重載荷：細(xì)胞毒性基因單純皰疹病毒胸苷激酶（HSV-TK）和免疫調(diào)控因子IL-12。HSV-TK 將更昔洛韋（GCV）轉(zhuǎn)化為具有細(xì)胞毒性的核苷類似物，從而殺死 GSC，而 IL-12 能改善腫瘤免疫微環(huán)境并誘導(dǎo)免疫記憶。

在侵襲性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠模型中，單次局部注射基于 AAV-SSE-7 的基因療法，便產(chǎn)生了強(qiáng)大的效果：24 只實驗小鼠中有 20 只實現(xiàn)了腫瘤的完全清除，且在長達(dá) 11 個月的觀察期內(nèi)未見復(fù)發(fā)。更重要的是，IL-12 的表達(dá)成功改善了腫瘤微環(huán)境，誘導(dǎo)了強(qiáng)烈的 T 細(xì)胞免疫記憶，對康復(fù)小鼠再次接種腫瘤細(xì)胞時，小鼠表現(xiàn)出了完美的抵抗力。因此，這一治療策略不僅從內(nèi)部瓦解了腫瘤，更在外部筑起了長久的免疫防線。

研究團(tuán)隊進(jìn)一步在原代人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤組織和正常大腦皮層樣本中驗證了 AAV-SSE-7 療法的活性與選擇性，證實了該研究的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)價值。

總的來說，合成超級增強(qiáng)子（SSE）通過精準(zhǔn)調(diào)控定義 GSC 表型的核心轉(zhuǎn)錄程序，實現(xiàn)了精準(zhǔn)免疫激活。這一策略在需要精確控制特定細(xì)胞狀態(tài)中轉(zhuǎn)基因表達(dá)的其他應(yīng)用場景中也具有廣泛潛力。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10329-6