2017年，美國(guó)FDA批準(zhǔn)了諾華和凱特的兩款靶向CD19的CAR-T細(xì)胞療法，給許多白血病和淋巴瘤患者帶來(lái)了希望。然而，對(duì)于實(shí)體瘤，CAR-T一直沒(méi)有突破。12月5日，諾華宣告暫時(shí)放棄CAR-T治療實(shí)體瘤的技術(shù)開(kāi)發(fā)，側(cè)面反映了其困難重重。
實(shí)體瘤區(qū)別血液瘤的一個(gè)關(guān)鍵是其微環(huán)境。CAR-T細(xì)胞靜脈注射后，很難進(jìn)入到腫瘤組織并大量擴(kuò)增。近日，弗雷德·哈欽森癌癥研究中心一項(xiàng)研究表明，在卵巢癌的臨床前模型中，包埋于鎳鈦薄膜的CAR-T細(xì)胞可以縮小腫瘤，有望擺脫CAR-T細(xì)胞治療實(shí)體瘤的困境。該研究成果發(fā)表在近日的《NatureBiomedical Engineering》雜志上。
血液瘤約占癌癥比例的10%，實(shí)體瘤占比90%。“CAR-T之父”Carl H. June曾預(yù)測(cè)，在5年之內(nèi)，CAR-T療法可治愈所有的血液腫瘤。而對(duì)于實(shí)體瘤，由于缺乏理想靶抗原、腫瘤微環(huán)境、異質(zhì)性等原因，一直沒(méi)有突破性進(jìn)展。
對(duì)于實(shí)體瘤，靜脈注射CAR-T細(xì)胞后，CAR-T細(xì)胞很難進(jìn)入腫瘤組織中，即使是進(jìn)入腫瘤組織的CAR-T細(xì)胞，也因?yàn)槟[瘤微環(huán)境中免疫抑制因子、營(yíng)養(yǎng)失衡等因素難以增殖并發(fā)揮殺傷功能。在該研究中，研究人員將CAR-T細(xì)胞包埋于鎳鈦薄膜中，在小鼠模型中，可消除70%腫瘤，并可使CAR-T細(xì)胞擴(kuò)增232倍。該研究成果為細(xì)胞療法有效對(duì)抗實(shí)體瘤邁出了重要一步。
包埋有CAR-T細(xì)胞的鎳鈦合金示意圖。左側(cè)為片狀薄膜，在該研究中用于實(shí)體瘤治療；右側(cè)為管狀支架，在該研究中用于腫瘤支架
該鎳鈦薄膜厚度為10μm，采用纖維蛋白凝膠進(jìn)行包被。由于細(xì)胞毒性T細(xì)胞表達(dá)纖維蛋白整合素，CAR-T細(xì)胞可快速遷移至纖維蛋白凝膠中。同時(shí)，纖維蛋白凝膠中添加有CD3、CD28和CD137抗體，可促進(jìn)CAR-T細(xì)胞的快速擴(kuò)增。
在小鼠卵巢癌腫瘤模型中，研究人員 將靶向腫瘤抗原ROR1的CAR-T細(xì)胞包埋于上述鎳鈦薄膜中，并植入被卵巢癌細(xì)胞侵襲的小鼠隔膜處。在第20天，70%的小鼠腫瘤已經(jīng)完全消失。
小鼠卵巢癌腫瘤模型的癌細(xì)胞生物發(fā)光成像。左圖為未經(jīng)T細(xì)胞治療的對(duì)照，右圖為包埋未經(jīng)修飾的T細(xì)胞的鎳鈦薄膜對(duì)照，中間3組處理方式分別為靜脈注射CAR-T細(xì)胞、瘤內(nèi)注射CAR-T細(xì)胞、包埋于鎳鈦薄膜的CAR-T細(xì)胞
而且，對(duì)T細(xì)胞的生物發(fā)光成像表明，包埋于鎳鈦薄膜中的CAR-T在腫瘤部位出現(xiàn)明顯的擴(kuò)增，是靜脈注射的500多倍，是瘤內(nèi)注射的800多倍。
小鼠卵巢癌腫瘤模型的CAR-T細(xì)胞生物發(fā)光成像。左圖為未經(jīng)T細(xì)胞治療的對(duì)照，右側(cè)3組分別為靜脈注射CAR-T細(xì)胞、瘤內(nèi)注射CAR-T細(xì)胞、包埋于鎳鈦薄膜的CAR-T細(xì)胞
鎳鈦合金是一種形狀記憶合金，具有很好的生物相容性，已應(yīng)用于骨折后修復(fù)、牙齒矯正、動(dòng)脈支架、腫瘤支架等。利用磁控濺射技術(shù)可以制備出復(fù)雜的、高結(jié)構(gòu)分辨率的鎳鈦薄膜。一些晚期癌癥會(huì)壓迫血管、消化道、呼吸道，臨床上對(duì)于這種惡性梗阻的治療方法通常的采用鎳鈦合金支架。然而，在植入體內(nèi)后，由于腫瘤侵襲，會(huì)導(dǎo)致再次阻塞。
在該研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，用包埋有CAR-T細(xì)胞的鎳鈦管狀薄膜可阻止腫瘤生長(zhǎng)，避免發(fā)生阻塞。因此，這種方法在腫瘤支架中有很好的應(yīng)用前景。不過(guò)，這種方法還需要更多臨床試驗(yàn)的驗(yàn)證，以評(píng)估其安全性和適用范圍。
與傳統(tǒng)細(xì)胞遞送技術(shù)相比，這種CAR-T細(xì)胞遞送方法對(duì)于實(shí)體瘤的細(xì)胞治療很有優(yōu)勢(shì)。由于這種鎳鈦薄膜具有高度可定制性(比如三維支架)，因此可以通過(guò)專門的設(shè)計(jì)來(lái)提高腫瘤治療效果。
可定制的高精度鎳鈦薄膜
聚合物支架的結(jié)構(gòu)和孔徑大小具有一定的隨機(jī)性，而這種鎳鈦薄膜的結(jié)構(gòu)和孔徑是高精度的，這就為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)CAR-T細(xì)胞遷移和釋放提供了可能，也提高了結(jié)果的可重復(fù)性。另外，該薄膜厚度僅為10μm，1平方厘米可遞送7.9 × 106 個(gè)細(xì)胞，避免了褐藻酸鹽支架、水性凝膠等過(guò)厚導(dǎo)致的氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)交換問(wèn)題。而且，添加的CD3、CD28和CD137抗體對(duì)CAR-T細(xì)胞的效果與相應(yīng)的抗體磁珠效果類似。
總之，該研究設(shè)計(jì)的這種鎳鈦薄膜是一個(gè)高度靈活的系統(tǒng)，對(duì)免疫細(xì)胞殺傷腫瘤具有定位和支撐功能。通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)、形狀、細(xì)胞因子等因素的設(shè)計(jì)，可用于多種實(shí)體瘤的細(xì)胞治療。
參考文獻(xiàn)：
Nitinol thin films functionalized withCAR-T cells for the treatment of solid tumours, Nature Biomedical Engineering(2019). DOI: 10.1038/s41551-019-0486-0.
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