PNAS： 一针“升级”全身免疫细胞！复旦大学邱敏/钱峰实现体内“CAR化”，强力攻击多种实体癌

近年来，过继性细胞转移（ACT）免疫疗法取得了显著进展，特别是嵌合抗原受体（CAR）-T细胞疗法，已有六款产品获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准，彻底改变了癌症治疗的格局。尽管这些疗法在治疗血液系统恶性肿瘤方面取得了显著改善，但其在实体肿瘤中的临床应用仍面临挑战。多种物理和生物学屏障限制了CAR-T细胞在实体肿瘤中的治疗效果。肿瘤细胞被致密的细胞外基质包裹，这限制了CAR-T细胞的迁移和浸润。

除了物理屏障外，实体肿瘤的肿瘤微环境（TME）包含多种免疫抑制细胞类型，例如肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）、髓源性抑制细胞（MDSCs）、调节性T细胞（Tregs）和调节性B细胞（Bregs），这些细胞支持肿瘤生长。这些细胞产生的免疫抑制性细胞因子环境削弱了任何浸润的细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）的功能，并保护肿瘤细胞免受抗肿瘤免疫应答的攻击。

为克服这些障碍，研究者提出了改造其他免疫细胞（尤其是自然杀伤（NK）细胞和巨噬细胞）的策略，作为针对实体肿瘤的CAR-T细胞疗法的替代方案。CAR-NK细胞可能是一种有前景的实体肿瘤CAR细胞疗法，因为它兼具CAR介导的靶向性杀伤和CAR非依赖性的天然NK细胞毒性介导的非靶向性杀伤能力、不依赖主要组织相容性复合物的细胞毒性以及有限的毒性。

目前正在研究能够实现抗原特异性吞噬作用、肿瘤抗原呈递和肿瘤浸润的CAR-巨噬细胞（CAR-M）。然而，CAR-NK和CAR-M均处于早期开发阶段，仅有少数临床试验获得FDA批准。它们在真实世界中对实体肿瘤的疗效仍有待验证。

此外，实体肿瘤中肿瘤免疫环境的复杂性凸显了对具有多药理学和多功能性药物的需求，以抑制多种免疫逃逸途径并提高抗肿瘤疗效。许多研究也表明，CAR细胞单药疗法在实体肿瘤中的治疗效果始终有限。因此，研究者已尝试将CAR-T细胞疗法与化学治疗、放射治疗、溶瘤病毒及其他免疫疗法联合使用，以增强抗肿瘤效果。

受这些发现的启发，作者基于巨噬细胞与NK细胞和/或T细胞的相互作用在肿瘤消退中起关键作用这一事实，提出假设：将CAR-T与CAR-NK和CAR-M细胞联合使用，可能增强它们对实体肿瘤的疗效。然而，目前的CAR-T细胞是依赖复杂且昂贵的病毒转导介导的体外工程化过程的个体化产品。这种依赖性限制了大规模生产，使得难以生产出可供所有患者随时使用的CAR细胞。

模式机理图（图片源自PNAS ）

在本研究中，作者报告了通过使用亲免疫细胞的脂质纳米颗粒（LNPs）进行系统性mRNA递送，在体内原位生成泛CAR免疫细胞，用于实体肿瘤治疗。在免疫细胞中使用mRNA表达CAR可提供瞬时的CAR表达，并减少与持续性CAR表达相关的潜在细胞毒性问题，如脱靶毒性和细胞因子释放综合征。

LNPs代表了临床上最先进的非病毒核酸递送系统，并已被证明是用于组织和细胞特异性mRNA递送的有效平台。此前已有报道利用抗体修饰的LNPs介导CAR mRNA递送至T细胞和单核细胞。然而，将大分子生物制剂修饰到LNPs上使这些系统的配方和制备过程复杂化。为筛选适合免疫细胞转染的LNPs，作者首先筛选了200多种LNPs在巨噬细胞中的转染效率。

选定的LNPs进一步通过静脉注射评估了其在体内的组织和细胞特异性mRNA递送能力。作者发现，负载编码CAR的mRNA的优选H5T5 LNP能在小鼠脾脏、骨髓和外周血中诱导多种免疫细胞（包括T淋巴细胞、巨噬细胞、树突状细胞和NK细胞）广泛的CAR表达。

此外，作者证明LNP-泛CAR系统能够从外周血和骨髓中募集T细胞和单核细胞。这些发现表明，通过单次系统性注射即可在体内原位生成瞬时的泛CAR免疫细胞，从而产生协同增强的抗肿瘤活性。

以人表皮生长因子受体2（HER2）作为CAR靶点，作者在三种小鼠同源异种移植肿瘤模型中证明，重复施用负载HER2-CAR mRNA的LNP（LNP-泛CAR HER2）能有效降低肿瘤负荷，并显著延长小鼠的总生存期，且未引起明显的副作用。

治疗后的肿瘤微环境流式细胞术分析显示，M2型巨噬细胞比例下降，Th1细胞以及穿孔素阳性CD8阳性T淋巴细胞比例增加。这表明LNP-泛CAR HER2细胞疗法将免疫抑制性TME重塑为免疫敏感的抗肿瘤表型。本研究强调了体内LNP-泛CAR作为一种治疗性平台技术的潜力，有望应用于多种疾病的治疗。

原文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2509698123