CAR-T技術再升級！無需體外編程T細胞，一針注射修復受損心臟，省錢又省心！

來源：生物探索作者：人氣：-發表時間：2022-01-17 12:39:00【大中小】

迄今為止，CAR-T（嵌合抗原受體T）細胞療法的運用主要集中在癌癥領域。這種療法可以幫助T細胞正確識別并摧毀癌細胞。為此，首先需要從患者的血液中提取T細胞，并進行特定的基因修飾編程，增強其攻擊和殺死癌細胞的能力。然后將修飾后的T細胞大量培養，并重新注入患者體內。可以說，CAR-T細胞療法自被提出以來，就一躍成為了治療癌癥的明星療法。網傳“120萬抗癌神藥”其實就是一種“CAR-T細胞”靜脈注射液。

然而，當針對人類心力衰竭或其他纖維化疾病時，這種標準的CAR-T細胞技術會出現問題。成纖維細胞在體內具有正常而重要的功能，尤其是在傷口愈合方面。經過基因重編程以攻擊成纖維細胞的CAR-T細胞可以在體內存活數月甚至數年，從而抑制成纖維細胞數量，并且會持續影響傷口愈合。

近日，來自賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院的研究人員開創了一項實驗性免疫療法，解決了上述常規療法存在的特異性問題，即僅通過一次注射信使RNA（mRNA）就可以瞬時重新編程患者體內的免疫細胞（該技術基于CAR-T細胞療法），使其對特定目標予以攻擊，這類似于mRNA類型的COVID-19疫苗。

該研究發表在國際知名期刊Science上，研究人員通過以T細胞靶向脂質納米顆粒（LNP）為載體遞送修飾的mRNA，使其在體內產生瞬時CAR-T細胞來攻擊心臟成纖維細胞。心力衰竭通常在一定程度上是由這些成纖維細胞驅動的，這些成纖維細胞通過長期過度產生使心肌變硬、損害心臟功能的纖維物質來應對心臟損傷和炎癥—這種情況稱為纖維化。研究結果顯示，在心力衰竭的小鼠模型實驗中，由重新編程的T細胞引起的心臟成纖維細胞減少，導致纖維化的顯著逆轉。

在該項研究中，研究人員設計了一種mRNA，并將其封裝在CD5靶向的LNP顆粒中（稱為“靶向抗體/LNP-mRNA載體”或CD5/LNP –FAPCAR）。該mRNA編碼靶向成纖維細胞活化蛋白（FAP）的T細胞。研究人員首先進行了概念驗證實驗，在體外將含有編碼FAPCAR或綠色熒光蛋白（GFP）的修飾mRNA（封裝在CD5/LNP中）與新鮮分離的激活的鼠T細胞在體外培養48小時。通過流式細胞儀顯示，靶向CD5的LNP載體將其mRNA遞送至培養的大多數T細胞中。此外，這些LNP產生的CAR-T細胞能夠在體外以劑量依賴的方式有效地殺傷表達FAP的靶細胞。

CD5靶向的LNPs在體外產生功能性的基于mRNA的FAPCAR-T細胞（圖源：Science）

接下來，研究人員評估了CD5靶向的LNP-mRNA是否也可以在體內有效地重編程T細胞。研究結果顯示，靜脈注射含有熒光素酶mRNA（CD5/LNP-Luc）的小鼠在其脾T細胞中表達豐富的熒光素酶，而注射同種型對照（非靶向）IgG/LNP-Luc的小鼠則沒有。生物發光成像技術顯示，僅在CD5/LNP-Luc處理的動物中證明了脾臟的靶向性。

在另一項實驗中，CD5/LNPs加載了編碼Cre重組酶（CD5/LNP-Cre）的mRNA，研究人員將其注射到Ai6 Cre-reporter小鼠中（Rosa26CAG-LSL-ZsGreen）。研究結果顯示，注射了CD5/LNP-Cre的動物的CD3+T細胞（CD4+和CD8+亞群）中發現了基因重組（ZsGreen表達）的證據，但在CD3– （非T）細胞中或注射IgG/LNP-Cre的小鼠中幾乎沒有Cre重組酶活性的證據。之后，研究人員進一步探究了靶向LNP是否可以將FAPCAR mRNA（CD5/LNP-FAPCAR）遞送至已建立的高血壓小鼠心臟損傷和纖維化模型的T細胞中。

LNP注射后48小時，研究結果顯示，僅在接受CD5/LNP-FAPCAR的小鼠中有相對穩定的FAPCAR+T細胞群（17.5-24.7%）。相比之下，非靶向（IgG/LNP-FAPCAR）和含有GFP的靶向LNP（CD5/LNP-GFP）不產生FAPCAR T細胞。此外，研究人員沒有在脾B細胞或自然殺傷細胞中觀察到顯著的FAPCAR表達。注射后1周在脾T細胞中未發現FAPCAR的表達，表明該模型中FAPCAR表達的瞬時性質。

CD5靶向的LNP在體內產生基于mRNA的FAPCAR T細胞（圖源：Science）

研究人員接下來評估了CD5/LNP-FAPCAR治療是否能夠改善受傷小鼠的心臟功能。為了測試這一點，研究人員在通過28天滲透微型泵輸送AngII/PE的小鼠中誘導了心臟損傷，當小鼠纖維化明顯時，靜脈注射10 μg LNP。研究結果顯示，體內產生的瞬時FAPCAR T細胞治療的受傷小鼠的功能顯著改善，這與之前使用過繼轉移的病毒FAPCAR T細胞的研究一致。同樣與之前的研究一致，體重標準化的LV質量（在M模式下估計）在CD5/LNP-FAPCAR注射后沒有顯示出統計學上的顯著差異，盡管注意到與對照受傷小鼠相比有改善的趨勢。

此外，左室舒張功能（E / e?）恢復到未受傷的水平。研究人員通過射血分數和整體縱向應變測量，顯示左室收縮功能也顯著改善。研究人員通過用picrosirius red染色評估的組織學分析顯示，用CD5/LNP-FAPCAR治療的小鼠與用鹽水或IgG/LNP-FAPCAR對照治療的小鼠相比，細胞外基質的總負荷顯著改善。因此，CD5/LNP-FAPCAR治療可改善功能并減少間質纖維化。

小鼠體內產生瞬時FAPCAR T細胞可改善損傷后的心臟功能（圖源：Science）

總之，在這項新研究中，研究人員設計了一種mRNA，并將mRNA封裝在納米顆粒LNP中，注射到小鼠體內，封裝的mRNA分子被T細胞吸收，有效地重新編程T細胞以攻擊活化的成纖維細胞。然而，這種重新編程是非常瞬時的。mRNA沒有整合到T細胞DNA中，在T細胞內僅存活幾天之后T細胞恢復正常，不再靶向成纖維細胞。更重要的是研究人員發現，盡管活動持續時間很短，但注射mRNA成功地重新編程了大量小鼠T細胞，導致動物的心臟纖維化顯著減少，并恢復了正常的心臟大小和功能。

“纖維化是許多嚴重疾病的基礎，包括心力衰竭、肝病和腎衰竭，這項技術可能會成為一種可應用的、負擔得起的方法來解決巨大的醫療負擔”，佩雷爾曼醫學院資深研究人員Epstein說，“但該技術最大的突破貢獻是能夠為特定的臨床應用設計T細胞，而無需將它們從患者體內取出。”

該研究的共同作者Weissman醫學博士興奮的表示，標準CAR-T細胞技術涉及在體外修改患者的T細胞，這對于常見疾病或在較不富裕的國家使用來說是極其昂貴且難以應用的。但是在體內制造功能性CAR-T細胞將極大地拓展了 mRNA/LNP平臺的應用前景。研究人員正在繼續測試這種基于mRNA的瞬時CAR-T細胞技術，希望最終能夠開展臨床試驗。