研究發現CARM高效再生技術可用于腫瘤治療

近日，中國醫學科學院血液病醫院（中國醫學科學院血液學研究所）教授程濤、沈俊、王建祥團隊及中山大學醫學院教授李昕團隊合作圍繞“效率”和“藥效”，開發了人多能干細胞（hPSC）定向嵌合抗原受體巨噬細胞（CAR-M）高效誘導分化體系，并通過聯合激活固有-適應性免疫實現了hPSC-CAR-M的體內強勁抗腫瘤效應。相關研究發表于《細胞·干細胞》。

嵌合抗原受體T細胞（CAR-T）療法已在血液腫瘤治療中取得了顯著的療效，但在實體瘤治療中卻進展緩慢。相比T細胞，巨噬細胞（M）在實體瘤微環境中不僅具有較強的腫瘤組織浸潤能力，而且具有促進抗原提呈和增強T細胞殺傷活性的作用。

因此，巨噬細胞有潛力被開發為靶向腫瘤的CAR-M療法，基于CAR-M的免疫細胞療法是攻克實體瘤的重要途徑。與原代巨噬細胞來源有限相比，hPSC具有自我更新和多向分化潛能且易于基因編輯，為“現貨型”CAR-M的制備提供了可能。

當前，hPSC分化產生CAR-M的相關研究尚處于早期階段，現有分化方法存在周期長、產量低和細胞功能差等難題。如何高效地將hPSC誘導分化為具有強抗腫瘤活性的CAR-M是hPSC-CAR-M療法轉化應用的關鍵。

此前，研究團隊已成功建立了一套無血清、無基質細胞共培養，化學成分明確的hPSC體外單層造血分化體系。在此早期造血分化研究基礎上，該團隊進一步優化開發了hPSC定向巨噬細胞高效分化體系，該體系可在2-3周內誘導單個hPSC產生6000個左右的巨噬細胞，相比現有體系提升效率100倍以上。

為了探究hPSC-M的腫瘤靶向殺傷潛能，研究團隊設計了針對巨噬細胞的不同CAR結構，最終發現基于UBC啟動子的CAR能夠持久穩定地表達在hPSC及其分化全過程，且CAR的轉導不影響巨噬細胞分化。在此基礎上，研究人員進一步評估了hPSC-CAR-M的體外腫瘤靶向殺傷潛能，發現hPSC-CAR-M不僅能吞噬和殺傷血液腫瘤細胞，而且能夠殺傷乳腺癌和卵巢癌細胞。

為了探究hPSC-CAR-M的體內抗腫瘤活性，研究團隊首先對hPSC-CAR-M的體內持久性及腫瘤浸潤性進行了評價，發現hPSC-CAR-M具有較強的體內持久性（>60天）和腫瘤浸潤性。然而，在荷瘤小鼠體內hPSC-CAR-M抗腫瘤活性受抑，顯著下調M1型巨噬細胞相關表型和信號。通過進一步驗證和優化發現單磷酰脂質A（MPLA）和干擾素γ（IFN-γ）體內聯合注射可以激活hPSC-CAR-M，從而增強hPSC-CAR-M抗腫瘤功能，包括顯著降低腫瘤負荷和延長小鼠生存期。

考慮到巨噬細胞具有促進抗原提呈和增強T細胞殺傷活性的作用，研究團隊接下來探索了hPSC-CAR-M可否通過激活T細胞啟動適應性免疫應答進一步增強抗腫瘤效應。

研究發現，聯合hPSC-CAR-M共同輸注的T細胞能獲得部分脫顆粒潛能，并產生體外腫瘤殺傷能力。進一步，在淋巴瘤異種移植小鼠模型中，該團隊發現聯合T細胞輸注，能進一步增強hPSC-CAR-M體內抗腫瘤療效，包括顯著降低腫瘤負荷和延長小鼠生存期。

最后，為了進一步評價hPSC-CAR-M的抗實體瘤作用，研究團隊構建了人乳腺癌和卵巢癌異種移植小鼠模型，并發現聯合激活固有-適應性免疫可顯著降低實體瘤負荷和延長小鼠生存期。

研究人員表示，該研究提供了可顯著提升hPSC-CAR-M分化效率和抗腫瘤活性的可行性策略，為探究CAR-M腫瘤免疫治療奠定了方法學和理論學基礎，具有較大的轉化應用前景。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.04.012