从鱼基因组里“钓”出的抗癌希望中国科学报

癌症治疗，往往意味着让一个家庭倾尽所有。即便近年来出现了一些有望“治愈”肿瘤的药物，但动辄上百万元的天价，往往让绝大多数患者望而却步。

历时近20年攻关，近日，扬州大学动物科学与技术学院教授宋成义团队成功从鱼基因组内挖掘出两个高活性DNA转座子（命名为PS与ZB），一举打破国外在CAR-T肿瘤免疫疗法中基因递送工具领域的技术垄断，为我国发展自主、可控、安全的基因治疗技术提供了核心工具支撑。

宋成义操作显微镜指导学生做斑马鱼胚胎显微注射。扬州大学供图

目前，该项技术以1000万元转化给上海细胞治疗集团，基于此开发的新型CAR-T肿瘤免疫疗法，治疗费用有望从上百万元降至原来的1/5，实现“让更多人用得起救命药”。

鱼类基因里的免疫疗法核心工具

随着生物医药产业的快速迭代升级，CAR-T（嵌合抗原受体T细胞）肿瘤免疫疗法逐步走向临床成熟。作为目前少数可实现肿瘤临床治愈的前沿技术，它在难治、复发血液肿瘤治疗中展现出颠覆性疗效，国内临床治疗需求也由此迎来爆发式增长。

宋成义告诉《中国科学报》，在CAR-T疗法的研发与临床应用体系中，基因递送工具是一项关键底层技术，直接决定疗法的研发落地、治疗效果与产业化成本。然而，这一核心工具长期被国外专利壁垒垄断。

“国内一些细胞治疗企业即便看好CAR-T疗法的广阔前景，往往也会因为缺失底层核心技术而处处受制于人，只能支付高昂的专利费开展相关研究与临床应用。”宋成义表示，这一现状大幅推高了单次治疗的成本，既让患者难以用上平价救命疗法，也制约了国内细胞治疗产业的自主发展。

在各类基因传递工具中，转座子不仅广泛存在于从细菌到人类的各类生物中，更因其结构简单、无病原性、成本可控，成为理想的非病毒基因递送工具候选者，是基因治疗中极具潜力的核心载体。

能否驯化这种天然的“搬运工”，让它精准携带治疗性基因进入目标细胞？“天然优质高活性转座子的筛选难度极高。因为经过漫长的生物进化，自然界绝大多数转座子早已被宿主静默、丧失活性。”宋成义坦言，想要获得可用的基因递送工具，必须从海量生物基因组中筛选出存活至今、活性稳定的转座子“幸存者”，再反复验证其工作效率与生物安全性。

找到“年轻”高活力的转座子，成为了打破这一技术僵局的关键。这也是团队近20年来坚守的核心研究课题。

“哺乳动物与人类亲缘关系过近，自身防御系统会主动沉默体内转座子；细菌等生物进化距离过远，其转座子功能不完善，无法适配人体细胞运作。”团队核心成员、扬州大学动物科学与技术学院教授高波说，鱼类与人类的进化距离适中，基因组中留存大量未被静默的年轻转座子，在鱼类体内的高活性特质，大概率能在人体细胞中延续，是最优的筛选研究对象。

打通从试验到临床“最后一公里”

锁定方向后，团队耗费数年时间搭建起一套高效的筛选流程，通过生物信息学方法从鱼类基因组中预测出高活性转座子，再经过多轮哺乳动物细胞活性验证、功能筛选，层层剔除无效、低效样本。历经无数次试验迭代，最终从三刺鱼和斑马鱼基因组中，成功筛选鉴定出PS、ZB两个高活性DNA转座子。

目前，PS与ZB转座子均已经获得国家授权发明专利，相关研究成果发表于国际期刊《核酸研究》。

不过，精准筛选出优质高活性转座子，只是技术攻关的第一步。为了让国产技术真正比肩国际、实现弯道超越，团队对它们进行了“升级打磨”。经过工程化改造后，两款转座子综合性能可对标国际主流产品，部分核心指标甚至实现了超越。

高波介绍，PS转座子结构极其简洁，是目前已知结构最简单的转座子之一，这意味着它更易于操作，且细胞毒性低。相较于国外结构复杂、操作门槛高的同类产品，PS转座子大幅降低了实验研发与工业制备的操作难度，同时有效提升细胞使用安全性。

而ZB转座子更是具备国外产品不具备的独特优势，其表现出独特的基因传递优势，它会“聪明”地选择落脚点，能把外源基因送到基因组中的“安全港”，安全性好且表达稳定，更易发挥治疗作用。

“实验室的科研成果如果止步于论文和专利，就无法落地应用。”为了打破国外垄断，回应国内企业的迫切需求，宋成义主动推动技术产业化落地。2021年，上海细胞治疗集团关注到该成果，主动抛出了成果转化的“橄榄枝”，双方正式开启对接合作。

让平价药“飞入寻常百姓家”

然而，实验室里表现优异的试验数据，能否平稳复刻到规模化工业生产当中，保持稳定可靠的产出效果？这套技术能否在制备效率、使用成本上比肩甚至超越进口产品，真正实现国产替代？

为解决这些问题，宋成义团队与上海细胞治疗集团开展了为期一年多的联合攻关。双方通过反复试验比对、海量数据复盘、生产工艺打磨，全方位验证了PS、ZB转座子的量产稳定性、临床安全性与成本优势。最终，双方成功达成合作，完成1000万元技术转让，实现了从基础研究到产业应用的关键一跃。

“对我们来说，完成千万级的成果转化只是技术走向市场的起点，能持续迭代、真正惠及患者才是科研的最终价值。”宋成义表示。

从实验室里的技术，到可以工业化量产、高效稳定的新工艺，规模化量产适配难题是技术落地的最大阻碍。

“实验室体系体量小、反应条件精细可控，转座递送效果表现亮眼。但一旦放大到规模化细胞生产体系，极易出现基因递送效率下滑、细胞存活率下降、基因阳性改造率波动等问题，难以符合细胞治疗药物标准化生产要求。”海细胞治疗集团董事长钱其军教授表示。

为突破这一瓶颈，校企双方组建联合攻关团队，对PS转座子系统进一步升级改造，使其转座活性在原有基础上提高5倍。在高效PS转座子系统（重新命名为吉量,JL）加持下，最终成功开发出“闪CAR-T”快速制备工艺。

“传统CAR-T制备需要分离、改造、扩增患者自身的T细胞，整个过程通常需14天左右。而基于我们新型JL转座子开发的‘闪CAR-T’技术，最快可将制备时间缩短至惊人的6小时。这不仅大幅降低了患者在等待期间病情恶化的风险，而且制备出的细胞活性更高，临床疗效更优。”钱其军介绍。

临床初步数据进一步验证了技术的潜力。目前，已有3例治疗晚期的难治复发弥漫大B淋巴瘤患者，在接受“闪CAR-T”治疗后，体内肿瘤完全消退，且治疗过程中未出现严重副作用。

这项技术带来的改变，远不止于疗效。由于新型转座子递送效率高、所需载体剂量低，加之制备工艺的简化，生产成本得以大幅下降。据此估算，CAR-T疗法的单次治疗费用有望从市场价的百万元左右降至20万元以下，让更多普通家庭看到了切实的希望。

尽管技术应用取得了突破性进展，团队对挑战仍保持着清醒的认知。宋成义指出，当前转座子递送基因的整合位置仍具随机性，目前团队已将研究重心转向攻关“精准递送”技术，旨在提升转座子的靶向性与安全性，推动这项惠民技术向临床安全应用迈出更稳健的一步。

“我们的长期目标，是让CAR-T这类前沿的细胞治疗，从一项‘天价’技术转变为更多患者能够接受的临床选择，为提升重大疾病的治疗可及性与健康公平贡献力量。”宋成义表示。