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把CAR-T细胞“涂”到肿瘤上增强疗效?科学家开发新奇方法

  • 2022-04-13 11:04:13 来源:新浪医药新闻

将癌症患者体内的免疫T细胞提取出来,通过基因工程的改造,给它们装上识别癌细胞表面抗原的“嵌合抗原受体”(CAR),大量扩增后再把细胞输注回患者体内。装备了最新武器的T细胞进入血液,流经全身,一旦识别出癌细胞就可以对它们展开无情的攻击。

这种方法就是近年来备受关注的CAR-T疗法。对于白血病、淋巴瘤等血液癌症,已获批的CAR-T疗法已经造福许多患者。然而,对于实体瘤,CAR-T疗法的作用还一直很有限。像我们通常所说的脑瘤、肝癌、胃癌等,一般属于实体瘤,往往位于特定部位,形成致密肿瘤,不容易被免疫细胞识别,CAR-T细胞很难渗透进去并攻击癌细胞。

而如果想要强烈激活CAR-T细胞,使之具备足以铲除肿瘤的攻击力,那么这些细胞就得长时间接收高浓度的激活信号,处于时刻准备着快速复制并摧毁肿瘤的状态。由于目前CAR-T疗法的主要给药方法是静脉注射,这也就意味着,随着CAR-T细胞进入全身,发动攻击所需的激活信号——细胞因子也会给全身带来影响,往往给身体其他部位带来严重的毒副作用。

为了解决这一两难问题,斯坦福大学的工程师最近开发出了一种巧妙的给药新方法,可以增强CAR-T细胞的攻击力,同时在体内更精准地打击肿瘤,从而提高CAR-T对实体瘤的治疗效果。

根据他们发表在Science Advances的论文所描述,研究人员设计了一种具有特殊结构的水凝胶,把CAR-T细胞和刺激性细胞因子临时性地“包“在一起。利用注射针头把凝胶“涂”到肿瘤附近,T细胞可以在那里生长增殖,源源不断地从凝胶中释放出来,围剿癌细胞。

▲方法示意图:通过注射水凝胶同时把CAR-T细胞和细胞因子涂到实体肿瘤旁边,制造适合T细胞攻击癌细胞的微环境(图片来源:参考资料[1])

这种水凝胶由水和两种成分组成,一种是植物纤维素制成的聚合物,还有可生物降解的纳米颗粒。混合在一起后,这些材料编织成细密的网状结构,可防止其中微小的细胞因子扩散出去;同时,这种结构的连接又很容易被细胞顶开,CAR-T细胞可以在做好准备后主动冲出去。

▲水凝胶从针头注射出来后迅速形成固体状凝胶,如图所示的针头为人体肌肉注射常用规格(图片来源:参考资料[2];Credit:Abigail K. Grosskopf)

在确定了最适合癌症治疗的水凝胶配方后,研究小组在肿瘤小鼠身上进行了测试。皮下移植人髓母细胞瘤(一种恶性脑瘤)的小鼠,在注射了含有CAR-T细胞和细胞因子的水凝胶后,肿瘤在12天后全部消失。

实验还显示了这种凝胶的安全性,不会在小鼠体内诱导不良炎症反应,并且材料可以在几周内完全降解。

▲小鼠实验中,利用水凝胶同时递送CAR-T细胞和细胞因子,有更好地根除肿瘤效果,优于对照组(包括用静脉滴注、用生理盐水替代水凝胶、或是水凝胶内不含细胞因子)(图片来源:参考资料[1])

除了把水凝胶直接注射到肿瘤旁边外,研究人员还试着改为在小鼠没有肿瘤的身体另一侧进行注射。尽管因为距离肿瘤较远,起效的时间延长了一倍,但研究人员惊讶地发现,肿瘤最终被消灭了!

注:原文有删减

参考资料:

[1] ABIGAIL K. GROSSKOPF et al., (2022) Delivery of CAR-T cells in a transient injectable stimulatory hydrogel niche improves treatment of solid tumors. SCIENCE ADVANCES. DOI: 10.1126/sciadv.abn8264

[2] Stanford engineers develop a simple delivery method that enhances a promising cancer treatment. Retrieved Apr. 12, 2022 from https://news.stanford.edu/press/view/43266

标签: 细胞因子 参考资料 研究人员

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