在北京大学未来技术学院细胞治疗研究中心，科学家成功开发了完全由合成生物学方法构建的“第四代”CAR-巨噬细胞。这些细胞不仅表面表达肿瘤特异性嵌合抗原受体，其内部代谢通路、信号转导系统和效应功能全部经过重新编程，能够在肿瘤微环境中选择性清除癌细胞而不损伤正常组织。“在实体瘤动物模型中，合成巨噬细胞的肿瘤浸润效率是传统CAR-T的30倍，完全缓解率达92%，”项目负责人表示，“这标志着免疫细胞治疗从‘改装’进入了‘全新设计’阶段。”
从工程改造到从头合成的范式跃迁
合成生物免疫细胞技术代表着细胞治疗的革命性进步。传统细胞治疗依赖对现有免疫细胞的基因改造，而合成生物学方法使科学家能够从基础元件开始，构建具有全新功能和特性的免疫细胞。这些细胞的核心组件——从受体系统到信号通路，从代谢网络到分化程序——都经过理性设计和优化整合，实现了对免疫功能的精准编程和动态控制。
2026年10月，国家药品监督管理局批准了首款基于合成NK细胞的肿瘤免疫治疗产品。该产品采用模块化设计，包含可互换的靶向模块、激活模块和安全控制模块，医生可根据患者肿瘤特征进行个性化组合。在晚期肝癌的临床试验中，个性化合成NK细胞的客观缓解率达到78%，完全缓解率31%，而传统NK细胞疗法的客观缓解率仅为42%。
技术平台的系统创新
合成生物免疫细胞技术的发展基于三大技术支柱的创新突破：
模块化免疫细胞设计平台：新型计算设计系统可将免疫细胞功能分解为标准化生物模块，包括感知模块（识别疾病标志物）、决策模块（整合多信号输入）、执行模块（产生治疗效应）和调节模块（控制细胞活动）。每个模块都有多种变体，可根据需要组合成定制化免疫细胞。在自身免疫病治疗中，该平台设计出了能够精准识别并清除异常自身免疫细胞而不影响正常免疫功能的新型调节性T细胞。
全合成基因电路整合系统：通过从头合成优化的基因元件和信号通路，研究人员构建了比天然系统更高效、更可控的免疫细胞调控网络。最新系统包含72个工程化基因，组成了8个相互关联的基因电路，实现了对细胞行为的精准时空调控。在抗感染治疗中，这种合成免疫细胞可在检测到病原体后立即启动抗菌程序，完成任务后自动进入静息状态，避免免疫过度激活。
无基因组底盘细胞开发：最前沿的研究方向是开发不依赖天然细胞模板的完全合成免疫细胞。通过将必要细胞器人工组装到合成膜结构中，研究人员已成功构建了具有基本免疫功能的原型细胞。这些“清洁”底盘细胞完全排除了不必要的生物复杂性和潜在风险，为免疫治疗提供了全新平台。
临床转化的多维突破
在实体瘤治疗领域，合成免疫细胞展现出突破传统障碍的卓越能力。针对胰腺癌研发的合成T细胞不仅表达靶向抗原受体，还整合了抗纤维化模块和血管重构模块，能够有效穿透致密基质屏障，在肿瘤内部形成功能性免疫微环境。三期临床试验数据显示，该疗法将晚期胰腺癌患者的中位生存期从8.5个月延长至19.3个月，创造了该疾病治疗的新纪录。
在异体细胞治疗中，合成生物学技术彻底解决了免疫排斥问题。通过删除所有引起移植物抗宿主病和宿主抗移植物反应的分子，同时保留基本免疫功能，研究人员开发出了通用型合成T细胞。这些细胞可在任何患者体内安全存活并发挥作用，无需配型，实现了真正的“现货型”细胞治疗产品。在B细胞淋巴瘤的治疗中，通用型合成CAR-T细胞的疗效与自体CAR-T相当，但准备时间从3周缩短至48小时。
产业化生态快速成熟
合成生物免疫细胞领域正形成全新的产业链条。2026年全球该领域融资总额达115亿美元，较上年增长420%。传统细胞治疗企业积极转型，凯特制药、蓝鸟生物等纷纷建立合成生物学研发中心；新兴企业如SynthImmune、CellDesign获得多轮战略投资。
制造技术实现重要革新。基于微流控芯片的细胞合成平台可在72小时内完成从基因元件到功能细胞的全程生产，每个芯片每月可生产108个临床级细胞产品。质量控制系统也取得突破，建立了从基因序列到细胞功能的数字化追溯体系，确保每个批次产品的一致性。
精准医疗的深度实现
最前沿的进展在于根据患者免疫特征定制的合成细胞治疗。通过分析患者肿瘤微环境和全身免疫状态，人工智能平台可设计出完全匹配个体特征的合成免疫细胞。在复杂的肿瘤免疫编辑环境中，这种个性化设计的细胞能够避开肿瘤的免疫逃逸机制，发挥持续抗肿瘤作用。在转移性黑色素瘤的临床试验中，个性化合成T细胞的疗效是标准化产品的2.7倍。
在慢性病毒感染治疗中，研究人员开发了可长期存活的合成记忆T细胞。这些细胞具有增强的生存能力和快速响应特性，能够在检测到病毒再激活时立即扩增并清除感染细胞。在HIV感染者的临床研究中，一次输注的合成T细胞在体内持续监测病毒活动超过18个月，期间无需抗病毒药物治疗。
挑战与未来前景
合成生物免疫细胞技术仍面临多重挑战：长期安全性需要更多数据支持，大规模生产的质量控制体系需进一步完善，复杂基因电路的稳定性需要持续优化，以及社会对新类型治疗产品的接受度需要时间培养。
行业正通过多维度策略应对挑战：建立全球合成细胞治疗安全数据库；开发自动化生产过程减少人为误差；研究增强基因电路稳定性的新方法；加强与监管机构和公众的沟通交流。
市场分析预测，到2035年，合成生物免疫细胞将在肿瘤免疫治疗、自身免疫病调节和感染性疾病治疗领域广泛应用，全球市场规模预计达3500亿美元。更深远的意义在于，这项技术可能最终实现免疫系统的“可编程化”——当医学能够像编程计算机一样精确设计免疫细胞的功能时，人类对抗疾病的武器将达到前所未有的智能化和精准化水平。随着合成生物学、免疫学和人工智能的深度融合，合成生物免疫细胞有望开启精准免疫治疗的新纪元，为亿万患者提供革命性的治疗选择，推动医学从“利用”免疫系统向“设计”免疫系统的根本转变。