2017年，美國FDA批準了諾華和凱特的兩款靶向CD19的CAR-T細胞療法，給許多白血病和淋巴瘤患者帶來了希望。然而，對于實體瘤，CAR-T一直沒有突破。12月5日，諾華宣告暫時放棄CAR-T治療實體瘤的技術開發(fā)，側面反映了其困難重重。
實體瘤區(qū)別血液瘤的一個關鍵是其微環(huán)境。CAR-T細胞靜脈注射后，很難進入到腫瘤組織并大量擴增。近日，弗雷德·哈欽森癌癥研究中心一項研究表明，在卵巢癌的臨床前模型中，包埋于鎳鈦薄膜的CAR-T細胞可以縮小腫瘤，有望擺脫CAR-T細胞治療實體瘤的困境。該研究成果發(fā)表在近日的《NatureBiomedical Engineering》雜志上。
血液瘤約占癌癥比例的10%，實體瘤占比90%。“CAR-T之父”Carl H. June曾預測，在5年之內，CAR-T療法可治愈所有的血液腫瘤。而對于實體瘤，由于缺乏理想靶抗原、腫瘤微環(huán)境、異質性等原因，一直沒有突破性進展。
對于實體瘤，靜脈注射CAR-T細胞后，CAR-T細胞很難進入腫瘤組織中，即使是進入腫瘤組織的CAR-T細胞，也因為腫瘤微環(huán)境中免疫抑制因子、營養(yǎng)失衡等因素難以增殖并發(fā)揮殺傷功能。在該研究中，研究人員將CAR-T細胞包埋于鎳鈦薄膜中，在小鼠模型中，可消除70%腫瘤，并可使CAR-T細胞擴增232倍。該研究成果為細胞療法有效對抗實體瘤邁出了重要一步。
包埋有CAR-T細胞的鎳鈦合金示意圖。左側為片狀薄膜，在該研究中用于實體瘤治療；右側為管狀支架，在該研究中用于腫瘤支架
該鎳鈦薄膜厚度為10μm，采用纖維蛋白凝膠進行包被。由于細胞毒性T細胞表達纖維蛋白整合素，CAR-T細胞可快速遷移至纖維蛋白凝膠中。同時，纖維蛋白凝膠中添加有CD3、CD28和CD137抗體，可促進CAR-T細胞的快速擴增。
在小鼠卵巢癌腫瘤模型中，研究人員 將靶向腫瘤抗原ROR1的CAR-T細胞包埋于上述鎳鈦薄膜中，并植入被卵巢癌細胞侵襲的小鼠隔膜處。在第20天，70%的小鼠腫瘤已經(jīng)完全消失。
小鼠卵巢癌腫瘤模型的癌細胞生物發(fā)光成像。左圖為未經(jīng)T細胞治療的對照，右圖為包埋未經(jīng)修飾的T細胞的鎳鈦薄膜對照，中間3組處理方式分別為靜脈注射CAR-T細胞、瘤內注射CAR-T細胞、包埋于鎳鈦薄膜的CAR-T細胞
而且，對T細胞的生物發(fā)光成像表明，包埋于鎳鈦薄膜中的CAR-T在腫瘤部位出現(xiàn)明顯的擴增，是靜脈注射的500多倍，是瘤內注射的800多倍。
小鼠卵巢癌腫瘤模型的CAR-T細胞生物發(fā)光成像。左圖為未經(jīng)T細胞治療的對照，右側3組分別為靜脈注射CAR-T細胞、瘤內注射CAR-T細胞、包埋于鎳鈦薄膜的CAR-T細胞
鎳鈦合金是一種形狀記憶合金，具有很好的生物相容性，已應用于骨折后修復、牙齒矯正、動脈支架、腫瘤支架等。利用磁控濺射技術可以制備出復雜的、高結構分辨率的鎳鈦薄膜。一些晚期癌癥會壓迫血管、消化道、呼吸道，臨床上對于這種惡性梗阻的治療方法通常的采用鎳鈦合金支架。然而，在植入體內后，由于腫瘤侵襲，會導致再次阻塞。
在該研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，用包埋有CAR-T細胞的鎳鈦管狀薄膜可阻止腫瘤生長，避免發(fā)生阻塞。因此，這種方法在腫瘤支架中有很好的應用前景。不過，這種方法還需要更多臨床試驗的驗證，以評估其安全性和適用范圍。
與傳統(tǒng)細胞遞送技術相比，這種CAR-T細胞遞送方法對于實體瘤的細胞治療很有優(yōu)勢。由于這種鎳鈦薄膜具有高度可定制性(比如三維支架)，因此可以通過專門的設計來提高腫瘤治療效果。
可定制的高精度鎳鈦薄膜
聚合物支架的結構和孔徑大小具有一定的隨機性，而這種鎳鈦薄膜的結構和孔徑是高精度的，這就為準確預測CAR-T細胞遷移和釋放提供了可能，也提高了結果的可重復性。另外，該薄膜厚度僅為10μm，1平方厘米可遞送7.9 × 106 個細胞，避免了褐藻酸鹽支架、水性凝膠等過厚導致的氧氣和營養(yǎng)物質交換問題。而且，添加的CD3、CD28和CD137抗體對CAR-T細胞的效果與相應的抗體磁珠效果類似。
總之，該研究設計的這種鎳鈦薄膜是一個高度靈活的系統(tǒng)，對免疫細胞殺傷腫瘤具有定位和支撐功能。通過對結構、形狀、細胞因子等因素的設計，可用于多種實體瘤的細胞治療。
參考文獻：
Nitinol thin films functionalized withCAR-T cells for the treatment of solid tumours, Nature Biomedical Engineering(2019). DOI: 10.1038/s41551-019-0486-0.
推薦閱讀：
Nature子刊：“跨界神藥”二甲雙胍能減肥，原來和它有關！
突破：RNA+DNA同時測序，檢測癌癥組織中的基因融合和堿基突變！
拜拜夜宵！Cell子刊證實限時飲食可顯著改善代謝綜合征患者健康指標
Nature：揭秘CAR-T療法T細胞耗揭的關鍵原因，有望進一步攻克實體瘤
【聚焦】新飲食模式有望使2型糖尿病患者停藥
Science子刊背靠背：阿爾茨海默癥浮現(xiàn)新的診斷指標！