癌症免疫療法能增强免疫系統攻擊癌細胞，從而避免了直接損害正常細胞所帶來的副作用。具體而言，免疫檢查點封鎖（ICB）可防止程式性細胞死亡蛋白1（PD1）在癌細胞和抗原提呈細胞（APCs）上結合到程式性死亡配體1（PDL1），從而引起有效的臨床反應和緩解各種類型的癌症。PD1或PDL1抗體抑制劑，現在已經被美國食品和藥物管理局準予（FDA）。然而，細胞表面生物標誌物，包括分化簇（CDs），如PD1和PDL1，並不只在靶腫瘤上表達，在正常細胞上也有低水準表達。此外，靶細胞和正常細胞之間的內源性受體群體的微小差异不能產生高選擇性，導致較低的客觀反應率。囙此，抗-程式性死亡的反應（anti-PD1或anti-PDL1）治療，雖然顯著，但仍局限於一小部分患者，並經常在ICB治療中出現脫靶效應和毒副反應等副作用。
考慮到癌症細胞和正常細胞之間內源性受體群體（如PD1/PDL1）的微小差异，劉等推斷，另一種方法可能涉及活細胞上的多個標記物，這些標記物可以通過對活細胞應用布林邏輯來識別。最近，一些基於邏輯的方法已經被用於靶向多種生物標記物，包括雙特异性抗體，CD基探針，邏輯門控DNA折紙機器人和DNA納米鉗。特別是基於核酸適配體的邏輯電路已廣泛應用於細胞分離和鑒定。然而，像抗-PDl /PDL1抗體一樣，這種抗-PDl /PDL1適配體的客觀應答率也是有限的。
囙此，亟須開發一種更實用、風險更低的抗-PDl /PDL1治療管道，它可以在癌細胞表面精確和持續阻塞PD1和PDL1。劉等認為，通過引入基於適體的邏輯操作來提高ICB治療的效率和功效，這是一種很好的解決方案。
疊氮化物/環辛烷為基礎的生物正交化學發生在生物系統內部，不干擾天然生化過程，並已被用於實时研究生物活性。疊氮化物是一種生物正交官能團，可以在不影響底物的結構和生物活性前提下被標記在底物上，如細胞表面糖蛋白。不同於配體與內源性受體之間的物理作用，疊氮化物作為一種“化學受體”，可以在細胞表面與環辛烯綴合的生物分子發生共價反應並長期滯留。囙此，譚蔚泓院士與蘇州大學劉莊教授組合作，利用抗PDL1適配體識別技術和環辛/疊氮基生物正交反應，提出了一種基於適配體的邏輯計算反應，通過在細胞表面化學修飾抗PDL1適配體而不脫離和內化，實現有效、持續的免疫檢測點阻斷治療，如圖1。作為概念證明，他們選擇了抗PDL1（aPDL1）適配體作為模型。然後將二苯並環辛炔（DBCO）偶聯到適配體的5’端，實現邏輯驅動和精確持續的ICB治療。
Figure 1.（a）適體與靶細胞特异性結合的AND-logic電路的一般原理。（b）DBCO-aPDL1適配體（D-aPDL1適配體）的結構和功能區。（c）活細胞上基於適配體的邏輯計算反應用於精確治療癌症示意圖。
該策略將適合體識別能力與疊氮化物/環辛烷基生物正交化學結合起來，通過將疊氮化物結合到細胞表面糖蛋白中作為“化學受體”，這是一種新的偶聯方法。允許在癌細胞表面共價結合ICB適配體，作為多個輸入，導致在活癌細胞上的二苯並環辛基抗pdl1適配體（D-aPDL1）的邏輯選擇和共價修飾，通過阻斷PD1-PDL1訊號來提高臨床癌症治療的效率和準確性（圖1）。
Figure 2.：基於D-aPDL1適配體的體內抗腫瘤免疫反應
簡單地說，將過表達PDL1的小鼠黑色素瘤B16F10細胞作為自然受體，用N-azideacetylmannosamine（Ac4ManNAz）進行預處理，以表達作為細胞錶面膜上的“化學受體”的含疊氮化物糖蛋白。D-anti-PDL1適配體可以識別B16F10細胞表面表達的PDL1，然後，如果滿足算灋的“AND”條件，則將環辛炔-偶聯適體偶聯在活細胞表面，通過觸發精確的、持續的T細胞介導的抗腫瘤免疫治療，顯著延長小鼠的整體存活時間，否則不能（圖2）。
結論：綜上所述，作者設計了一種直接且通用的策略來提高抗癌治療的效率和準確性，通過控制邏輯計算反應來選擇性識別和偶聯治療性的D-aPDL1、D-sgc8-PA和D-sgc8-99mTc適配體在活癌細胞上。以ICB治療為例，這種改進是通過將基於適體的邏輯運算能力與基於疊氮化物/環辛烷的生物正交化學相結合實現的，這是一種新的偶聯方法，通過將疊氮化物作為一種偶聯劑加入細胞表面糖蛋白中作為“化學受體”，它允許癌細胞與D-aPDL1適配體共價反應。在B16F10引發C57BL/6小鼠腫瘤中，我們發現在多種輸入（PDL1受體和疊氮化物糖蛋白）的存在下，DNA計算誘導的反應可以通過適配體識別和疊氮/環唑基生物正交化學作用共價結合癌細胞錶面膜上D-aPDL1，從而通過觸發精確和持續的T細胞介導的抗腫瘤免疫治療，顯著延長小鼠的整體生存時間。同時，通過光敏劑的簡單偶聯或放射性同位素在適配體上的螯合，這種DNA邏輯計算反應的應用可以擴展到精確的光動力治療或放射治療。
原文刊載於【高分子科學前沿】公眾號
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