在侵襲性小鼠腫瘤模型中，刺激t細胞的生物材料在皮膚下緩慢生物降解，刺激體內的CAR-T細胞以提高治療效果。
CAR-T細胞療法正在改變以前無法治愈的血癌的治療方法。6種獲批的CAR-T產品已經在2萬多人身上使用，500多項臨床試驗正在進行中。然而，根據麻省總醫(yī)院最近的一項研究，在接受CAR-T細胞療法治療的100名淋巴瘤、骨髓瘤或b細胞急性淋巴細胞白血病患者中，24%只有部分反應，20%根本沒有反應——這是CAR-T療法治療患者的典型成功率。
CAR-T細胞是通過將所謂的“嵌合抗原受體”(CARs)引入到患者自身的免疫T細胞的分子庫中，使其能夠尋找并殺死特定的癌細胞而產生的。經過費力和昂貴的體外工程和擴增，它們被作為活體治療藥物重新施用于同一患者。
腫瘤學研究人員懷疑，令人失望的治療結果可能是由幾種情況造成的，包括給患者使用的CAR-T細胞產品質量差，或者CAR-T細胞在患者體內存活時間不夠長，或者它們的抗腫瘤能力已經耗盡。迫切需要新的治療策略來幫助克服這些缺點，并進一步提高CAR-T細胞在制造過程中甚至在患者體內的質量和功效。
現在，哈佛大學Wyss生物啟發(fā)工程研究所和哈佛大學John a . Paulson工程與應用科學學院(SEAS)的一個研究小組已經開發(fā)出一種生物可降解支架材料形式的簡單干預方法，這種材料可以局部注射到皮膚下，用于在給藥后重新刺激CAR-T細胞，以提高其治療效果。在患有侵襲性血液腫瘤的小鼠中，用非治愈劑量的CAR-T細胞治療，該團隊的“t細胞增強支架”(TES)顯著抑制了腫瘤的生長，延長了動物的生存時間。CAR-T細胞治療效果的提高是由于TES能夠增加血液循環(huán)中CAR-T細胞的數量，并引導它們分化為殺傷腫瘤的T細胞亞型。研究結果發(fā)表在《自然生物醫(yī)學工程》雜志上。
“雖然我們的策略需要轉化為人類的需求和環(huán)境，但它可能提供一個安全，簡單的途徑，進一步改善CAR-T細胞治療不良反應的患者，”領導這項研究的Wyss創(chuàng)始核心教員David Mooney博士說。“通過將部分過程轉移到患者體內，它也有可能在未來簡化極其艱巨和昂貴的CAR-T細胞制造過程。”Mooney也是SEAS的Robert P. Pinkas家族生物工程教授。
許多CAR-T細胞刺激方法已經開發(fā)出來，除了引入CAR受體外，還對患者的T細胞進行其他遺傳修飾，以更好地保持其治療效果(細胞內在)，或者在疫苗的啟發(fā)下，靶向免疫系統(tǒng)的其他部分，以支持CAR-T細胞攻擊腫瘤細胞(細胞外在)。然而，它們中的大多數都涉及新的挑戰(zhàn)，包括在CAR-T細胞制造過程中更復雜的細胞操作，以及在細胞內在方法的情況下對所產生細胞行為的控制，或者在細胞外在方法的情況下對身體產生意想不到的副作用。
在皮膚下制造了一個假淋巴結
“以前，我們的團隊設計了生物材料支架，通過模仿抗原呈遞細胞(APCs)，在培養(yǎng)皿中擴增用于免疫治療的t細胞，APCs通常通過向淋巴結呈遞腫瘤抗原來重新編程淋巴結中的t細胞。我們假設這個基本概念也可以應用于有效刺激體內的CAR-T細胞——TES本質上可以作為偽淋巴結，”共同第一作者David Zhang說，他在Mooney的小組獲得了博士學位。
TES生物材料支架由微小的可生物降解介孔二氧化硅棒(MSRs)組成，當注射到皮膚下時，這些介孔二氧化硅棒可以自組裝成3D的細胞滲透性支架結構，并通過小血管連接到血液循環(huán)中。TES含有一種稱為白細胞介素-2 (IL-2)的可溶性分子，這種分子不斷釋放，刺激T細胞從血液循環(huán)進入TES。此外，msr被一層雙層脂質包裹，這種脂質模仿了t細胞在淋巴結中遇到的APC的外細胞膜。這個脂質層向T細胞表面的T細胞受體呈遞兩種抗體分子，抗cd3和抗cd28，其方式與apc呈遞的腫瘤抗原通常刺激受體的方式相似。然后誘導CAR-T細胞增加它們的數量，并分化成殺死腫瘤的T細胞亞型。
首先，研究人員確定了TES中最佳的抗cd3:抗cd28抗體比例和數量，這有助于招募最多數量的培養(yǎng)CAR-T細胞，并誘導它們成為具有腫瘤細胞殺傷潛力的“效應t細胞”。當注射到小鼠皮膚下時，TES與動物的脈管系統(tǒng)相連，并在三周以上的時間內保持血管化結節(jié)的可追溯性。超過60%的細胞滲透到它們的多孔網絡中是中性粒細胞，這是一種白細胞，作為免疫系統(tǒng)的第一道防線，而T細胞的比例要小得多，但卻很重要，它們通常是延遲的、更具有靶向性的腫瘤細胞(或病原體)定向免疫防御的一部分。
研究人員認為，“通過引起一些輕微的炎癥，TES支架刺激它們的血管化，并幫助吸引某些類別的免疫細胞，這將增加免疫細胞被動地通過TES，”共同第一約書亞·布羅克曼博士說，他是穆尼團隊的博士后，現在是威斯康星大學麥迪遜分校的助理教授。“通過在不同的時間點再次移除注射的支架，用CAR-T細胞培養(yǎng)它們，并測量細胞的激活水平，我們能夠得出結論，在注射后，TES可以刺激CAR-T細胞至少7天。”
腫瘤檢測
為了測試TES作為治療助推器的潛力，研究小組使用了與臨床相關的人類伯基特淋巴瘤小鼠模型。伯基特淋巴瘤是一種由b細胞癌變并影響許多器官引起的血癌。他們首先給小鼠注射人類淋巴瘤細胞，然后給它們注射治療劑量的針對這種腫瘤的CAR-T細胞，然后在動物皮膚下注射TES。重要的是，含有IL-2、抗cd3和抗cd28因子的TES比缺乏這三種因子的空白TES增加了5倍以上的循環(huán)CAR-T細胞數量，并且更多的CAR-T細胞獲得了殺死腫瘤細胞的潛力。當在其他相同的環(huán)境中使用低劑量的CAR-T細胞不足以治愈癌癥時，CAR-T細胞繁殖得更多。
“TES將CAR-T細胞帶入它們的多孔結構中，在那里它們促進了它們的增殖、激活和分化，最終它們進入血液，執(zhí)行它們的腫瘤殺傷功能，”張總結道。“而且，重要的是，雖然接受治療劑量不足的CAR-T細胞和空白TES的淋巴瘤動物很快就會死于擴散的癌癥，但注射CAR-T細胞和功能完整的TES的動物存活的時間更長。”
Brockman補充說:“這種侵襲性淋巴瘤小鼠模型是提供概念驗證的理想工具。然而，它對應的是處于疾病晚期的癌癥患者，治療需要大量的細胞毒性T細胞潛能。在將TES進一步應用于人類患者時，可能需要更持久、更平衡的方法來增強CAR-T細胞對腫瘤的記憶。”
Dave Mooney團隊的這項研究展示了利用工程學模擬多細胞相互作用的力量，多細胞相互作用是我們免疫系統(tǒng)抵抗癌癥的核心能力。這項技術可以在很大程度上改變許多接受CAR-T療法的癌癥患者的生活，這些患者還沒有從中受益，”Wyss創(chuàng)始董事Donald Ingber說。
（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2024-6/20240612215557221.htm） | 
