Notch信号通路在决定细胞命运中具有核心作用，特别是在T细胞发育和功能方面。但模拟这种高度机械依赖、接触依赖的信号通路在实验室环境中长期面临挑战。波士顿儿童医院和哈佛医学院研究团队开发出突破性方案，利用AI驱动的工具设计合成蛋白激活Notch信号。这种可溶性蛋白激动剂可在悬浮培养中复制Notch激活过程，为可扩展的精准控制T细胞疗法打开新窗口。
发表于《Cell》的《可溶性Notch激动剂的设计及其驱动T细胞发育增强免疫功能》研究，由哈佛医学院院长、波士顿儿童医院干细胞与再生生物学项目联合创始人格奥尔格·戴利博士领导。研究人员使用基于AI的计算设计工具，构建具有Notch激活所需几何结构和多价性的合成分子。
Notch通路调控细胞分化，尤其在免疫系统中发挥关键作用。在造血干细胞中，Notch激活会启动其向T细胞的分化进程。戴利及其团队（包括曾与诺贝尔奖得主戴维·贝克博士合作的波士顿儿童医院研究员鲁布尔·毛特博士）利用贝克实验室开发的Rosetta软件平台，通过AI程序构建并筛选具有不同结构的多价Notch配体，验证不同空间构型对信号传导强度的影响。
"我们利用计算设计的蛋白质复合物，通过精确的价态和几何结构生成可溶性细胞因子样Notch激动剂，"作者指出。这些合成蛋白通过增强细胞间接触聚集Notch受体，从而放大信号级联反应。每个设计方案都经过受体结合能力和下游信号触发能力的双重筛选。在人脐血祖细胞或诱导多能干细胞（iPSCs）的液体悬浮培养中，设计的Notch激动剂成功驱动T细胞分化，这种培养方式与工业规模生物反应器系统高度兼容。
工程化蛋白质通过模拟细胞间接触时的机械力，再现膜结合配体的功能。配体通过反式结合形成跨细胞桥接，有效在细胞表面聚集受体，完美复制天然信号突触的空间动态。这种受体聚集显著放大Notch激活信号，不仅在体外培养中实现强劲T细胞发育，动物实验更显示其增强体内免疫活性的能力——静脉注射后刺激抗原特异性CD4+ T细胞扩增，提升细胞因子分泌和细胞毒功能。
毛特表示："这种技术能工程化多种合成蛋白质分子，既连接T细胞与癌细胞，又增强T细胞杀伤力并中和免疫抑制性肿瘤微环境。我的目标是开发更优的免疫疗法。"该分子的完全合成和可溶特性，相比传统配体呈递系统在制造、储存和临床输送方面具有显著优势。该平台技术有望改进CAR-T细胞制造、疫苗开发和再生疗法，特别是在T细胞生成或功能受限的领域。这亦是首次成功利用全新设计蛋白质调节具有临床意义的复杂信号通路的范例。
【全文结束】
