一个名为CAR-T细胞的抗癌免疫细胞基因工程方法的研究博客，该方法使用携带DNA的纳米颗粒在活体动物身上进行。
纳米颗粒的表面被蛋白质包裹，蛋白质选择性地与T细胞结合（黄色）。纳米颗粒的核心含有DNA（白色）和帮助DNA到达T细胞核（红色）的分子。
的功劳：Matthias Stephan，医学博士，Fred Hutchinson癌症研究中心的研究人员已经开发出一种方法，利用携带DNA的纳米颗粒在活体动物体内对抗癌免疫细胞进行基因工程。这项新的研究表明，产生的免疫细胞，称为CAR T细胞，可以消除小鼠的白血病。临床治疗中，CAR T细胞通常是通过从病人身上收集T细胞，在实验室中对其进行修饰，使其以癌细胞为靶点，使其数量增长，然后再将其注入病人。这种方法虽然在一些小型临床研究中有效，但代价昂贵，可能需要几个星期才能完成，而且需要特殊的专业知识和设备。此外，还必须为接受CAR T细胞治疗的每一位患者进行
以使更多的患者能够接受CAR T细胞治疗，弗雷德·哈钦森癌症研究中心的Matthias Stephan医学博士和他的同事着手开发一种生产CAR T细胞的流线型且廉价的方法。为了做到这一点，他们创造了一种纳米颗粒，它可以植入T细胞，并包含DNA指令，从而制造出一种识别白血病细胞的嵌合抗原受体（CAR）。特里·弗莱说：
“真正的新奇之处在于，你不必在患者外制造CAR T细胞；你可以直接将这些纳米颗粒输送给患者。”，M、 他是NCI癌症研究中心血液恶性肿瘤科的负责人，并没有参与这项研究。
的目标是制造一种“现成的汽车T细胞疗法……而且这种方法有可能做到这一点，他接着说：
这项研究的结果于4月17日发表在《自然纳米技术》杂志上。
教导T细胞
T细胞具有攻击癌细胞的自然能力，但它们往往需要帮助识别其目标，并长到足够大的数量才能发动有效的攻击。汽车T细胞疗法提供了额外的推动力，教患者的T细胞如何找到癌细胞，并产生大量的这些抗癌T细胞。
几个正在进行的临床试验正在评估汽车T细胞疗法对白血病、其他血癌患者的安全性和有效性，最近，一些坚实的肿瘤。
但是扩大这个病人的治疗过程来治疗大量的癌症“是不实际的，”斯蒂芬博士解释说。弗莱博士同意，扩大汽车T细胞治疗是该领域的一个主要“障碍”，
因此斯蒂芬博士和他的同事们转向纳米颗粒，这种纳米颗粒可以将DNA输送到特定的细胞，易于制造和储存，而且生产成本低廉。
他们设计的纳米颗粒有几个关键元素，比如一种结合CD19分子的汽车，这种分子在白血病细胞上的含量高于正常水平。它还含有帮助基因插入T细胞DNA的分子，在那里它可以被有效地表达。研究人员在纳米颗粒表面添加了一些蛋白质，这些蛋白质选择性地与T细胞结合。
纳米颗粒可以储存一年，研究人员发现，这使得“现成的”处理成为一个潜在的选择。
当他们在实验室实验中用这些纳米颗粒处理T细胞时，他们发现纳米颗粒与T细胞结合并被T细胞吸收。治疗后的一天，T细胞开始表达CAR，当与白血病细胞混合时，有效地杀死了这些细胞。
Stephan博士和他的同事接下来在他们的纳米颗粒上添加了一个荧光信号，这样他们就可以在老鼠身上追踪其活性。大多数纳米颗粒附着在小鼠的T细胞上并被其吸收。单独的实验表明，在纳米颗粒处理后的几天，T细胞开始表达
传统的CAR T细胞方法包括一个“扩展”步骤，即在实验室中培养CAR T细胞，直到其数量超过10亿个。在接受纳米颗粒治疗的小鼠中，研究人员发现，CAR T细胞群迅速膨胀，在6天内增长了5.5倍。
“基本上发生的膨胀与实验室培养箱中通常发生的完全相同，但它发生在小鼠体内，它们的肿瘤在那里，斯蒂芬博士解释道：
研究人员随后在急性淋巴细胞白血病异种移植小鼠模型中测试了这种纳米粒子。未经治疗或使用缺乏关键元素的纳米颗粒治疗的小鼠肿瘤生长增加，中位生存期约为14天。
相反，使用功能完全的纳米颗粒治疗的小鼠肿瘤缓解或肿瘤数量和大小显著减少。这些老鼠的平均寿命比对照老鼠长58天。研究人员在用常规实验室培养的汽车T细胞治疗的小鼠身上观察到了类似的结果。
安全问题
研究人员报告说，纳米颗粒不会在小鼠血液中引起广泛的免疫反应，也不会导致任何其他毒副作用。
他们发现一些纳米颗粒与免疫细胞结合除了T细胞，这些细胞中有很小的一部分吸收了纳米颗粒并表达了CAR，但是随着时间的推移，这种表达减少了。研究人员指出，作者的结论是，“非T细胞中CAR表达所产生的毒性最多是最小的，在临床环境中是可以控制的。”
然而，根据他们目前的纳米颗粒设计，CAR基因随机插入T细胞DNA中，可能导致有害的突变。他们建议，通过将一种能将汽车基因整合到“安全”点的基因元素整合到纳米颗粒中，可以实现更大的控制。
另一个安全问题是，这种方法无法控制汽车T细胞的剂量，Fry博士指出。
“如果你要开始在人类中使用这种疗法，你永远不知道在病人身上会有多少T细胞。而且CAR T细胞肯定有毒性，”他解释道，
这种方法的安全性仍然需要评估，无论是在非人灵长类动物模型中，还是直接在一期剂量递增试验中，斯蒂芬博士和他的同事写道：
着眼于临床治疗
。研究小组的下一步工作是寻找一个行业合作伙伴，帮助他们大规模生产这些纳米颗粒，然后可能在临床研究中对其进行测试。
这些纳米颗粒可能用于治疗多种类型的患者斯蒂芬博士相信，在很多方面。例如，他说：“我们可以很容易地混合不同的纳米颗粒并重新编程T细胞来表达多个car，这样我们就可以从不同的角度瞄准肿瘤。”这有助于防止抵抗，他解释道。
此外，纳米颗粒还可以与其他可能增强其功能的疗法相结合，例如免疫检查点抑制剂或癌症疫苗，他说，
生产传统汽车T细胞治疗的技术和方法也在迅速发展，Fry博士说。他指出，这种纳米颗粒有可能与这些进展结合起来，“随着汽车T细胞治疗领域的发展，
”
“有望成为一个很好的环境。”
