Nat Biomed Eng | 陈斯迪/叶露鹏建立全新的治疗性免疫细胞的制备方法

2023-07-11 23:07

不同于常规药物的治疗，细胞免疫治疗运用的是“有生命的药物”，例如T细胞和NK细胞。这些细胞可以在人体内长期存活并实现自我增殖和分化，达到对体内癌症细胞的实时监控。过继细胞疗法（Adoptive cell transfer）是细胞免疫治疗的一种重要手段，特别是嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞治疗。CAR-T疗法在血液瘤的治疗上已经取得了非常好的成绩，挽救了很多血液瘤患者的生命。至今，美国FDA已经批准了六款CAR-T产品，分别用于白血病，淋巴癌，以及多发性骨髓瘤患者的治疗。

目前， CAR-T细胞和其它的治疗性免疫细胞的制备大多数依赖于慢病毒和逆转录病毒，这两种病毒可以较为高效的将DNA片段插入细胞基因组中，但是存在几个明显的不足，例如外源基因插入基因组之后有可能被沉默或是抑制，有插入位置的偏好性（如启动子区域），生物安全等级较高（BSL2/BSL2+）。这些因素都给CAR-T在临床的应用带来了不可控的风险。相比慢病毒和逆转录病毒，腺相关病毒（AAV）就安全多了，是一种非整合的病毒，生物安全等级为BSL1，美国FDA已经批准多项涉及AAV的基因治疗。相比病毒系统，非病毒系统安全性更高，例如mRNA和转座子DNA。然而，mRNA不稳定，容易降解，CAR表达的持久性较差；转座子DNA电转产生的细胞毒性大，得到的CAR-T细胞质量较差，影响后续的治疗。因此，开发一种安全且高效的治疗性免疫细胞制备方法显得尤为重要。

2023年7月10日，美国耶鲁大学医学院的陈斯迪（Sidi Chen）团队在 Nature Biomedical Engineering杂志上发表题为AAV-mediated delivery of a Sleeping Beauty transposon and an mRNA-encoded transposase for the engineering of therapeutic immune cells 的一项研究。研究人员开发了一项名叫MAJESTIC (mRNA AAV-Sleeping-Beauty Joint Engineering of Stable Therapeutic Immune Cells)的技术，运用AAV来递送“睡美人”转座子，并在转座子上装载目的DNA（如表达CAR的DNA序列），同时以mRNA的形式递送转座酶，瞬时表达的转座酶可以高效的将AAV侵染T细胞后释放出来的转座子整合到基因组中。转座酶mRNA完成转座之后会逐步降解，这样可以减少转座子在基因组中不停的跳跃。该技术可以避开运用慢病毒和逆转录病毒系统带来的副作用，也避免了直接电转质粒DNA带来的高细胞毒性，同时外源DNA 可以稳定插入基因组。最终可以高效、高质量、以及安全地制备CAR-T细胞和其它治疗性的免疫细胞，为临床的癌症治疗提供了有效的技术支持。

运用MAJESTIC技术制备的CAR-T细胞成活率高，CAR-T细胞的阳性率在电转后第三天的时候达到40-60%，随着时间的推移，阳性率还会继续提升，最终可以达到近80%。相比转座子DNA和微环转座子DNA（minicircle DNA）都有一个非常明显的提升。此外，研究人员还分析了转座子插入基因组的分布情况，相比慢病毒，MAJESTIC介导的转座子整合更加随机，插入基因组安全位点（safe harbor）的比例更高。该研究还通过体内和体外实验分析了CAR-T细胞的抗肿瘤活性，发现MAJESTIC方法制备的CAR-T细胞具备很强杀伤能力。最后研究人员还将该技术的应用拓展到了NK细胞，巨噬细胞，诱导多能干细胞（iPSC）等治疗性免疫细胞中，充分展示了MAJESTIC技术应用的广谱性。

在2019年的时候，该团队就已经运用了AAV和转座子体系并结合CRISPR技术，开发了能在原代小鼠T细胞中实现高效基因编辑的技术。所以，这次的研究是在前期工作基础上的进一步延伸和创新。本项2023年的新基因递送技术MAJESTIC结合了AAV，转座子，mRNA三大系统的优势，拥有高效性、安全性、以及广谱性。

该研究主要由叶露鹏博士（已在南京大学现代生物研究院担任Tenure-track Assistant Professor，博士生导师）主导，协同团队主要成员Stanley Lam，杨洛嘉，Kazushi Suzuki等人共同完成。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41551-023-01058-6

来源：BioArt

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