Nature子刊：Car-T生产仅需一天，成本低，对抗癌症更快、更有效！
编辑｜南风
T细胞是免疫系统行使免疫功能的重要组成部分，其任务是识别异己和破坏清除被感染的和变异的细胞。CAR-T细胞是经过基因工程改造的T细胞，它们可高效识别和清除癌细胞。
CAR-T细胞已经在临床上用于治疗淋巴瘤，中国已有复星凯特和药明巨诺以及传奇生物（自研）三款相关产品相继获批上市。但CAR-T疗法的临床普及也面临诸多挑战，成本高、价格昂贵、制备工艺繁琐和且耗时较长，是横亘病人面前的一道大山。基于目前正在进行的相关临床试验，更多重点是优化工艺和使用CAR-T细胞治疗实体瘤。
改变这一现状将使CAR-T细胞治疗得到更好的普及。最近一篇题为“Bioinstructive implantable scaffolds for rapid in vivo manufacture and release of CAR-T cells”的研究论文于3月24日在《Nature Biotechnology》上发表，为渴望接受该疗法的患者带来了希望。
来自北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员开发了一种可植入的生物技术MASTER，可以在体内产生和释放CAR-T细胞来攻击癌症肿瘤。在涉及小鼠淋巴瘤模型的概念验证研究中，研究人员发现结合这种植入物治疗比传统的CAR-T细胞治疗起效更快、更有效。
这项研究的突破在于将一个需要数周时间、花费数十万美元的细胞制造过程，缩短至几个小时。并且整个激活、遗传转化、扩增和释放CAR-T 细胞的过程，可在受试者内体完成。
“由于其高昂的成本，许多病人被排除在这种治疗之外。成本高的一个原因是制造工艺复杂、耗时，并且必须为每个癌症患者量身定制，这极大的阻碍了该疗法的普及” Brudno说。“我们希望通过研究来压缩CAR-T的制备时间和成本。”
该研究的主要作者、联合生物医学工程系的博士后研究员 Pritha Agarwalla 说：“对于疾病进展迅速的患者来说，缩短制造时间更为关键。”
为了应对这一挑战，研究人员创建了一种新型生物技术，用于工程T细胞和可植入的多功能藻酸盐支架 (MASTER结合)。可植入支架载有病毒质粒和信号因子，能快速有效地产生免疫治疗性CAR-T细胞。从而简化了制造工程，可将处理时间缩短至一天。
这项工作是与北卡罗来纳大学 Lineberger 癌症中心微生物学和免疫学系教授、免疫学项目联合负责人 Gianpietro Dotti 合作完成的；以及德克萨斯 A&M 大学生物医学工程教授 Frances Ligler。
要了解 MASTER 的工作原理，必须了解CAR-T细胞是如何产生的。临床医生首先从患者体内采集血液并分离出T 细胞，随即将其运送到洁净的制备环境。研究人员在几天内用抗体“激活”T 细胞，为它们重新编程做好准备。
一旦T细胞被激活，研究人员就会使用病毒引入 CAR基因，将 T 细胞重新编程为靶向癌细胞的CAR-T细胞。然后，研究人员添加了刺激CAR-T细胞增殖的因子，从而扩大了它们的数量。最后，在这些操作步骤完成后——这个过程可能需要数周时间——细胞被带回医院并注入患者体内。
“我们的MASTER技术压缩了繁琐且耗时的激活、重新编程和扩增步骤，将数周的生产流程转变为单日流程，并且整个执行激活的过程是在患者体内完成的。”Agarwalla 说。
MASTER 是一种具有生物相容性的海绵状材料，具有迷你棉花糖的外观和触感。为了开始治疗，研究人员从患者身上分离出T细胞，并将这些幼稚（或未激活）的 T 细胞与工程病毒混合。研究人员将这种混合物倒在吸收它的MASTER上。MASTER载有激活T细胞的抗体，因此细胞激活过程几乎立即开始。
植入后，细胞激活过程继续进行。随着T细胞被激活，它们开始对修改后的病毒做出反应，这些病毒将它们重新编程为CAR-T细胞。
Agarwalla 说：“MASTER 材料的大孔和海绵状特性使病毒和细胞紧密结合在一起，从而促进了细胞基因重编程。”
MASTER材料还含有促进细胞增殖的称为白细胞介素的细胞因子。在移植人体后，这些白细胞介素开始渗出，促进CAR-T细胞的快速增殖。
在这些研究中，研究人员使用的是淋巴瘤的小鼠模型。一组接受了使用MASTER创建和交付的CAR-T细胞治疗，第二组接受了CAR-T细胞治疗，这些细胞以常规方式产生并通过静脉给药。将这两组与接受非工程化T细胞的对照组进行比较。
“我们的技术表现非常好，”布鲁诺说。“将幼稚T细胞制造出用于临床的CAR-T细胞至少需要两周时间。我们能够在分离幼稚T细胞后数小时内将 MASTER 引入小鼠体内。”
此外，由于细胞是在分离后数小时内植入的，因此最少的人为和体外操作，会确保产生更健康的细胞，这些细胞表现出更少的与CAR-T 细胞抗癌性能差相关的标志物。具体而言，MASTER 技术导致细胞分化程度较低，这转化为体内更好的可持续性和更强的抗癌效力。此外，这些细胞显示较少的 T 细胞衰竭标志物，说明抗癌能力更强。
“最终的研究结果是，通过 MASTER 接受 CAR-T 细胞治疗的小鼠在对抗肿瘤方面远优于接受传统 CAR-T 细胞治疗的小鼠，”Agarwalla 说。
长期来看，当小鼠面临淋巴瘤复发时，抗癌功效的改善尤其明显。
“MASTER 技术在淋巴瘤等液体肿瘤中非常有前景，但我们特别渴望看到 MASTER 对实体肿瘤（包括胰腺癌和脑肿瘤）的表现如何，”Brudno 说。
研究团队正在与行业合作伙伴合作将该技术商业化，但在临床应用之前还有很多工作要做。在开始探索涉及人类患者的临床试验之前，需要进一步努力在动物模型中论证这项技术的安全性和稳健性。
虽然目前无法估算出 MASTER 治疗最终的临床使用成本是多少，但研究团队乐观地认为它会比现有的 CAR-T 治疗方案便宜得多。
除此之外，研究团队还在与其他行业合作伙伴探索机会，将 MASTER 的基本概念应用于再生医学和治疗自身免疫性疾病。
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