超聲誘導細胞活化和基因表達示意圖。圖片來源：UC San Diego

非侵入性并在一定距離遠程操控細胞，尤其對于動物和人類的轉化應用來說，是至關重要的。我們距離控制我們的免疫系統還有很長的路要走，也許有一天，我們“開啟”和“關閉”免疫系統就如同看電視時一樣，通過遙控的方式，切換自如。
在腫瘤所在的區域，我們需要“開啟”免疫系統的功能，讓它們能夠攻擊并殺滅癌細胞；但在健康的組織，我們則要“關閉”這種功能，來避免癌癥免疫療法對全身造成副作用。

如何實現對免疫系統的遠程操控呢？

來自加州大學圣地亞哥分校的研究小組開發出了一種基于超聲波的系統，它可以對活的免疫T細胞進行非侵入性和遠程控制，使它能夠識別并殺死癌細胞。研究發表在《PNAS》上。
在這項研究中，研究人員展示了他們如何遠程控制遺傳系統，激活嵌合抗原受體T細胞（CAR-T）細胞，用來靶向殺傷癌細胞。經過改造的CAR-T細胞具有機械傳感器和遺傳轉導模塊，可以利用超聲通過微氣泡放大遠程激活。
研究人員發現，與鏈球菌結合的微泡可以與細胞表面相結合，機械敏感的Piezo1離子通道在細胞表面表達。在超聲波的照作用下，微氣泡振動并機械地刺激Piezo1電離子通道使鈣離子進入到細胞內。這引發了下游的途徑，包括鈣離子激活、NFAT去光化和轉位到細胞核。核轉位NFAT可以與遺傳轉導模塊的上游響應元素結合，從而啟動嵌合抗原受體（CAR）的基因表達。
加州大學圣地亞哥分校的生物工程學教授Peter Yingxiao Wang說:“CAR-T細胞療法正在成為治療癌癥的一種范例轉換療法。然而，在以藥物為基礎的免疫療法被廣泛采用之前，主要的挑戰仍然存在。例如，針對非惡性組織的CAR-T細胞的非特異性靶向可能會危及生命。這項工作最終可能會引領對實體腫瘤的CAR-T細胞免疫治療的空前的精確性和效率，同時盡量減少腫瘤外的毒性。”