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Nature子刊:厉害!薄薄的金属膜可将CAR-T细胞高效递送到实体瘤中

来源:本站原创 2019-12-24 11:21

2019年12月24日讯/生物谷BIOON/---如果一种已经用于修复骨折、拉直牙齿和防止动脉阻塞的金属也可以用来阻止癌症扩散,该怎么办?

在一项新的研究中,来自美国弗雷德哈钦森癌症研究中心的研究人员首次发现一块小而薄的装载着抗癌免疫细胞的金属网可在卵巢癌临床前模型中缩小肿瘤。相关研究结果近期发表在Nature Biomedical Engineering期刊上,论文标题为“Nitinol thin films functionalized with CAR-T cells for the treatment of solid tumours”。
图片来自Fred Hutchinson Cancer Research Center。

论文通讯作者、弗雷德哈钦森癌症研究中心研究员Matthias Stephan博士说,“对抗癌症的细胞疗法在血癌中取得了巨大的成功,但在实体瘤方面效果不佳。我们的发现表明装载有经过基因改造后对抗卵巢癌的T细胞的薄金属网可清除70%的经过治疗的小鼠中的肿瘤,这使得我们在朝着让细胞疗法有效对抗实体瘤的目标上迈出了重要的一步。”

实体瘤,包括乳腺癌、卵巢癌和胰腺癌等,有多种策略可以躲避和反击可杀死癌症的免疫细胞,比如表达嵌合抗原受体(CAR)的T细胞,即CAR-T细胞。单单注射抗癌细胞是行不通的;它们没有到达肿瘤,或者如果它们确实到达了癌细胞,它们在试图杀死这些癌细胞的过程中累坏了,然后败下阵来。

Stephan设计出的材料对人体安全,可以将抗癌细胞携带到肿瘤中。他说,“除了最大程度地减少对患者的副作用外,我们的最终目标是使T细胞疗法更快、更便宜和更容易递送到患者体内。”

为了实现这一目标,Stephan的这项新的研究将靶向卵巢癌的CAR-T细胞装载到了多孔的网状金属膜上,然后将这种金属膜置于肿瘤上。

Stephan说,“这不仅是一种被动的递送设备。它还是一个触发CAR-T细胞增殖的释放平台,可以克服肿瘤对这些T细胞的防御作用。”

这些研究人员使用了由Monarch生物科学公司(Monarch Biosciences)制造的几乎半透明的薄金属膜。这种金属膜厚10微米,由镍钛合金制成,可以安全地植入体内,并用于其他医疗设备中。

在强大的显微镜下观察可知这种金属膜具有微小的空间,可以将这种空间配置为不同的图案。可往这种空间中填充药物或其他液体,然后将这种金属膜植入体内,在那里填充的液体会渗出并找到它们的靶标。

Stephan和他的同事们想看看这种金属膜是否可以容纳T细胞并将这些抗癌细胞递送到肿瘤中。

Stephan说,“我们需要找到一种非常适用于T细胞的金属膜空间图案。这种空间图案必须足够小而不会让细胞落在裂缝之间,但是也不能太小而让T细胞感到太拥挤以至于无法移动。”

他们发现类似于自上而下迷宫视图的直线图案最适合T细胞。他们在金属膜上涂覆了多种材料,使得CAR-T细胞一旦进入体内,便能够生长和增殖。

这些研究人员在这种金属膜中装载了CAR-T细胞,其中这些CAR-T细胞经过编程后可以寻找卵巢癌细胞标志物ROR1。将这些经过基因改造的CAR-T细胞放置在金属膜的两侧,然后就被吸收到金属膜上涂覆的材料的中间。

Stephan说:“这就像一块面包,两侧都涂着柑橘酱。这种金属膜就是面包,然后我们将CAR-T细胞放在它的两侧,这些细胞随后浸入到中间。”

通过使用卵巢癌的实验室模型,这些研究人员在肿瘤上植入了装载有CAR-T细胞的金属膜。 T细胞从金属膜中迁移出去并转移到肿瘤附近。在10天内,所有小鼠体内的肿瘤均消失。在20天内,有70%的小鼠保持无肿瘤状态。

如果能够得到更多的研究和临床试验证实,那么这种通过植入金属膜抑制肿瘤生长的方法最终也可能用于治疗胰腺癌和卵巢癌等疾病。

在另一项实验中,这些研究人员发现用CAR-T细胞浸渍的管状金属膜可以阻止肿瘤长入这种管状金属膜中。此方法可用于治疗引起气道或消化系统阻塞的癌症,比如肺癌、胰腺癌或食道癌,在这些癌症中,支架被用来抑制肿瘤对吞咽的干扰。

Stephan说:“我们在当前的实验中专注于CAR-T细胞,但我可以看到这种方法可与T细胞受体疗法、天然杀伤细胞和其他靶向癌症的免疫细胞一起发挥作用。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Michael E. Coon et al. Nitinol thin films functionalized with CAR-T cells for the treatment of solid tumours. Nature Biomedical Engineering, 2019, doi:10.1038/s41551-019-0486-0.

2.Scientists show thin metal mesh loaded with T cells shrinks solid tumors
https://medicalxpress.com/news/2019-12-scientists-thin-metal-mesh-cells.html
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