超声诱导细胞活化和基因表达示意图。图片来源：UC San Diego

非侵入性并在一定距离远程操控细胞，尤其对于动物和人类的转化应用来说，是至关重要的。我们距离控制我们的免疫系统还有很长的路要走，也许有一天，我们“开启”和“关闭”免疫系统就如同看电视时一样，通过遥控的方式，切换自如。
在肿瘤所在的区域，我们需要“开启”免疫系统的功能，让它们能够攻击并杀灭癌细胞；但在健康的组织，我们则要“关闭”这种功能，来避免癌症免疫疗法对全身造成副作用。

如何实现对免疫系统的远程操控呢？

来自加州大学圣地亚哥分校的研究小组开发出了一种基于超声波的系统，它可以对活的免疫T细胞进行非侵入性和远程控制，使它能够识别并杀死癌细胞。研究发表在《PNAS》上。
在这项研究中，研究人员展示了他们如何远程控制遗传系统，激活嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）细胞，用来靶向杀伤癌细胞。经过改造的CAR-T细胞具有机械传感器和遗传转导模块，可以利用超声通过微气泡放大远程激活。
研究人员发现，与链球菌结合的微泡可以与细胞表面相结合，机械敏感的Piezo1离子通道在细胞表面表达。在超声波的照作用下，微气泡振动并机械地刺激Piezo1电离子通道使钙离子登录到细胞内。这引发了下游的途径，包括钙离子激活、NFAT去光化和转位到细胞核。核转位NFAT可以与遗传转导模块的上游响应元素结合，从而启动嵌合抗原受体（CAR）的基因表达。
加州大学圣地亚哥分校的生物工程学教授Peter Yingxiao Wang说:“CAR-T细胞疗法正在成为治疗癌症的一种范例转换疗法。然而，在以药物为基础的免疫疗法被广泛采用之前，主要的挑战仍然存在。例如，针对非恶性组织的CAR-T细胞的非特异性靶向可能会危及生命。这项工作最终可能会引领对实体肿瘤的CAR-T细胞免疫治疗的空前的精确性和效率，同时尽量减少肿瘤外的毒性。”