创新背景

这项研究基于癌细胞如何通过利用粘蛋白这类普遍存在并且通常有益的糖蛋白分子来逃避人体的免疫系统的探究，粘蛋白在我们身体中有着重要的功能，它们不仅作为一种防护屏障，保护细胞不受物理伤害，还能抵御病原体，但癌细胞却找到了方法利用这种防护机制，使它们能在身体中逃避免疫检测并生存下去。

尽管削减癌细胞上的粘蛋白是一个吸引人的治疗目标，但挑战在于，粘蛋白存在于哺乳动物的每一个细胞上，并以各种不同的形式出现，因此，任何治疗方法必须足够特异，只针对与癌症有关的粘蛋白，而不影响正常细胞。

为了解决这个问题，斯坦福领导的研究团队创造了一个基于酶的工具，它可以特异性地靶向并切割癌细胞上的粘蛋白，这种工具由两部分组成：一个是能够切割粘蛋白的粘蛋白酶，另一个是针对癌细胞的纳米体，这种结合确保了该工具只在癌细胞上发挥作用，而不会损害健康细胞。

此外，这个研究背景也强调了粘蛋白在其他疾病中的角色，例如囊性纤维化、呼吸系统疾病和病毒，表明粘蛋白在生物学和医学中的普遍重要性，最后，尽管癌细胞可能盗用粘蛋白进行负面的用途，但这类蛋白在健康状态下是有益的，强调了治疗方法需要的精细度和特异性。

创新过程

这项研究首先针对癌细胞上的粘蛋白，利用生物工程技术设计了一种特定的基于酶的“剪刀”，这种“剪刀”是由一种称为粘蛋白酶的蛋白质切割酶与一个特异性靶向癌细胞的纳米体（抗体片段）融合而成，这种二合一的生物分子确保了只有特定癌细胞上的粘蛋白会被切除。

粘蛋白酶处理逆转癌细胞系中粘蛋白驱动的存活途径

在实验室条件下，研究者对人类培养的癌细胞以及模拟人类乳腺癌和肺癌的小鼠进行了这种生物分子治疗，结果显示，该治疗显著降低了肿瘤生长并提高了存活率。 

在设计这种基于酶的“剪刀”时，研究者选择了一种名为StcE（发音为“sticky”）的粘蛋白酶，这种酶来源于大肠杆菌，尽管这种酶在小鼠中显示出效果，但它对全身的粘蛋白产生了破坏，这提示研究者需要精确靶向与肿瘤相关的粘蛋白。

StcE的结构引导工程产生活性，结合和大小降低的突变体

为了更好地靶向癌细胞，研究者选用了一种名为5F7的纳米体，这种纳米体已经被广泛研究，它能靶向与乳腺癌、卵巢癌等相关的抗原（称为HER2），研究者设计了两种不同的结构形式，并对每种形式进行了产量、稳定性、粘蛋白酶活性和结合能力的测试，经过一系列的优化，研究者最终得到了一种称为αHER2-eStcE的生物分子。

研究者进一步测试了αHER2-eStcE生物分子是否能特异性地杀死目标癌细胞，并在两种小鼠模型中验证了其效果和安全性，这两种小鼠模型分别模拟了转移性肺癌和人类乳腺癌。

创新价值

这项研究提供了一种新颖的方法来攻击和治疗癌症，传统的癌症治疗方法，如化疗和放疗，往往伴随着一系列的副作用，并不能针对性地杀死癌细胞，而这项研究中，研究者利用生物分子技术靶向并去除癌细胞上的粘蛋白，这种方法不仅减少了癌细胞的防御机制，而且可能降低对正常细胞的影响，从而降低治疗的副作用。

其次，粘蛋白不仅与癌症相关，还与许多其他疾病，如囊性纤维化、呼吸系统疾病和病毒等有关，因此，这项研究的发现有可能对其他多种疾病的治疗也产生积极的影响。

再者，这项研究为未来的癌症疗法研发提供了宝贵的基础，通过这种靶向粘蛋白的方法，可以进一步开发更多的治疗策略，这些策略可以与现有的治疗方法结合，为患者提供更全面、更有效的治疗选择。

此外，该研究对医学界也具有指导意义，因为它涉及到了生物工程、纳米技术和癌症生物学等多个领域的交叉，这种跨学科的研究为学术界设置了一个榜样，鼓励更多的研究者采取跨领域的方法来解决复杂的生物医学问题。

这项研究可能会为癌症患者带来新的希望，为他们提供更好、更安全的治疗选择，并有助于提高他们的生活质量和生存率，这一突破不仅对癌症患者和他们的家庭具有深远的意义，而且对整个社会来说都是一个巨大的贡献。

创新关键点

为了靶向癌细胞的粘蛋白，斯坦福的研究团队生物工程制造了一种酶基剪刀，由能特异性切割粘蛋白的酶和一个针对癌细胞的纳米体组成，这种双部分生物分子可以选择性地靶向并修剪与特定癌细胞相关的粘蛋白，实验包括在实验室培养的人类癌细胞和模拟人类乳腺和肺癌的小鼠研究；此外，研究团队还深入研究了从大肠杆菌中提取的一种酶StcE，经过多次改造后得到了一个工程化版本，这个版本与已知的纳米体5F7结合，形成了有效的αHER2-eStcE生物分子，为癌症治疗提供了一个全新的方法。