用于過(guò)繼性免疫療法相關(guān)巨噬細(xì)胞一步構(gòu)建的體外評(píng)估

zenCELL owl用于過(guò)繼性免疫療法相關(guān)巨噬細(xì)胞一步構(gòu)建的體外評(píng)估
 

過(guò)繼性免疫療法（adoptive cell therapy, ACT）是采集自體或異體的免疫效應(yīng)細(xì)胞（如T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞NK），在體外經(jīng)工程化改造和擴(kuò)增等處理后再重新回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，以達(dá)到靶向識(shí)別并殺死癌細(xì)胞的治療方法�，F(xiàn)有臨床結(jié)果表明，ACT療法在血液瘤治療中表現(xiàn)優(yōu)秀。然而實(shí)體瘤的免疫屏障和極為復(fù)雜的腫瘤異質(zhì)性（空間和時(shí)間），單靶點(diǎn)工程改造的ACT療法效果非常有限�？紤]到免疫效應(yīng)細(xì)胞的體外工程化改造是ACT療法的關(guān)鍵步驟，需要設(shè)計(jì)兩種或兩種以上類型的細(xì)胞靶標(biāo)，在效應(yīng)細(xì)胞上配備多種功能，增強(qiáng)ACT的療效。由于一個(gè)細(xì)胞中靶標(biāo)的空間分布不同，目前的細(xì)胞工程技術(shù)無(wú)法在一步內(nèi)將這些功能賦予效應(yīng)細(xì)胞，即多功能效應(yīng)細(xì)胞的構(gòu)建需要整合不同的細(xì)胞工程技術(shù)，是一個(gè)繁瑣的分步過(guò)程，極大地增加了療法成本和復(fù)雜性，阻礙了其臨床轉(zhuǎn)化。因此，我們迫切需要一種精細(xì)的細(xì)胞工程技術(shù)，能夠在單個(gè)過(guò)程中對(duì)不同亞細(xì)胞水平的多個(gè)靶標(biāo)進(jìn)行同步工程化改造，以增強(qiáng)針對(duì)腫瘤的ACT療效。

 

中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院納米醫(yī)學(xué)中心生物材料與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，鄭春雄研究團(tuán)隊(duì)受到膜融合這一基本的生物學(xué)過(guò)程啟發(fā)，開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單的多路復(fù)用細(xì)胞工程技術(shù)，通過(guò)膜融合方式重塑兩個(gè)空間異質(zhì)的細(xì)胞靶標(biāo)，以簡(jiǎn)單一步法賦予免疫效應(yīng)細(xì)胞兩種功能。相關(guān)研究成果以“Anti–phagocytosis-blocking repolarization-resistant membrane-fusogenic liposome (ARMFUL) for adoptive cell immunotherapy”為題于2023年8月發(fā)表在《SCIENCE ADVANCES》雜志上。

已有臨床研究表明，用于腫瘤治療的非工程化M1巨噬細(xì)胞，在過(guò)繼轉(zhuǎn)移中受到兩個(gè)關(guān)鍵因素的阻礙：（i）抗吞噬分子（如CD47）在腫瘤細(xì)胞表面過(guò)表達(dá)，在腫瘤環(huán)境中抵抗吞噬作用；（ii）細(xì)胞因子（如巨噬細(xì)胞集落刺激因子（M-CSF），白細(xì)胞介素-4（IL-4）和IL-13），將M1巨噬細(xì)胞重新極化為促進(jìn)腫瘤的M2表型。因此，該文設(shè)計(jì)了一種抗吞噬阻斷復(fù)極化抗性膜梭形脂質(zhì)體（anti–phagocytosis-blocking repolarization-resistant membrane-fusogenic liposome，ARMGFUL），該脂質(zhì)體與M1表型的巨噬細(xì)胞膜融合，形成 ARMFUL 工程化的 M1 巨噬細(xì)胞ARMFUL/M1，既能有效吞噬腫瘤細(xì)胞，又能有力地維持腫瘤環(huán)境中的抗腫瘤M1表型。ARMFUL/M1將抗CD47（aCD47）修飾的脂質(zhì)殼插入細(xì)胞表面，同時(shí)將M-CSF受體抑制劑BLZ945遞送到細(xì)胞質(zhì)中。表面偶聯(lián)的aCD47通過(guò)阻斷腫瘤細(xì)胞的CD47來(lái)增強(qiáng)巨噬細(xì)胞對(duì)腫瘤的吞噬作用，位于細(xì)胞質(zhì)的BLZ945通過(guò)滅活細(xì)胞內(nèi)M2極化信號(hào)通路，促使其在免疫抑制微環(huán)境中對(duì)M2表型產(chǎn)生極化抵抗力。

本研究中，德國(guó)innoME公司的zenCELL owl活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)，用來(lái)監(jiān)測(cè)M1巨噬細(xì)胞與癌細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)對(duì)癌細(xì)胞的吞噬動(dòng)態(tài)過(guò)程，并提供相應(yīng)的圖片、視頻和數(shù)據(jù)，對(duì)工程化改造的巨噬細(xì)胞ARMFUL/M1的吞噬能力進(jìn)行體外評(píng)估。如視頻1和2所示，在共培養(yǎng)體系中，巨噬細(xì)胞（圓形）識(shí)別、追逐和啃噬單個(gè)癌細(xì)胞（梭形）。ARMFUL/M1組的吞噬細(xì)胞簇（巨噬細(xì)胞攻擊單個(gè)癌細(xì)胞）數(shù)量明顯高于其他組（視頻1），吞噬細(xì)胞簇的數(shù)量在10小時(shí)處達(dá)到峰值（圖1右圖）。這些評(píng)估結(jié)果表明，ARMFUL/M1對(duì)癌細(xì)胞的吞噬能力明顯增強(qiáng)，比非工程化巨噬細(xì)胞強(qiáng)數(shù)倍。

本文提出的膜融合介導(dǎo)的細(xì)胞工程技術(shù)，使用ARMFUL同步設(shè)計(jì)具有多種功能的M1表型巨噬細(xì)胞，步驟簡(jiǎn)單，利于臨床轉(zhuǎn)化，并有望與CAR細(xì)胞療法相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)更廣泛的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。另外，ARMFUL還可以與多種工程試劑組合以構(gòu)建具有多種功能的過(guò)繼效應(yīng)細(xì)胞，為定制細(xì)胞行為和功能提供通用平臺(tái)。

德國(guó)innoME公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的zenCELL owl活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)，基于非標(biāo)記、非侵入方法，原位記錄細(xì)胞實(shí)時(shí)生長(zhǎng)和定量的分析數(shù)據(jù)。zenCELL owl體積小巧，耐溫耐濕，可在細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作；通過(guò)24個(gè)顯微成像鏡頭，對(duì)24個(gè)視野進(jìn)行連續(xù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和圖像獲取。zenCELL owl為用戶提供高質(zhì)量的圖像、視頻、統(tǒng)計(jì)學(xué)曲線和定量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞增殖／增殖抑制、細(xì)胞培養(yǎng)質(zhì)控／培養(yǎng)優(yōu)化、遷移／侵襲等諸多活細(xì)胞動(dòng)態(tài)過(guò)程的監(jiān)測(cè)。
 
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