“吃掉”腫瘤細胞——裝載“CAR”的巨噬細胞加入免疫治療軍團

CAR-T細胞療法在血液腫瘤領域取得了不俗的成績,但在實體腫瘤的研究上依舊面臨重重挑戰。對此,有研究者將目光轉向了另一種免疫細胞——巨噬細胞。

近期發表在《Nature Biotechnology》的一項研究表明,“CAR”-巨噬細胞療法(CAR-M)在動物實驗中表現出了很好的抗腫瘤的效果,並且還促使巨噬細胞向促炎症表型轉化,可以進一步激活機體的免疫系統,而這對治療的意義更為重大。

CAR-T細胞治療(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy)已經改變了血液腫瘤治療的進程。

T淋巴細胞是人體中一類主要的免疫細胞,它可以接收我們身體中那些需要清除的“異己分子”的“特徵性信息”(一般是一些特異性的蛋白),然後分化出針對這些“異己”的“特種部隊”,實行高效而精準的殺傷;與此同時,T細胞還會留下對這類“異己分子”的“記憶”,以便它們下次出現時可以快速的圍剿並清除。

而腫瘤細胞也是T淋巴細胞通緝榜上的一員,少量的腫瘤細胞會被T淋巴細胞消滅,不過如果腫瘤不斷地發展,它就可能適應我們體內嚴苛的生存環境,並學會欺騙免疫系統來保護自己。因而,以T淋巴細胞為主的,對腫瘤的免疫功能就失去了原有的作用,這在腫瘤的發展中稱為

“腫瘤的免疫逃逸”

為了恢復免疫系統對腫瘤的殺傷功能,人們想到了“強化”我們的免疫系統,而CAR-T細胞療法就是在這種思路下誕生的。CAR-T細胞治療是指為患者輸注裝有“CAR”的T淋巴細胞,來治療腫瘤。“CAR”的全稱是“Chimeric Antigen Receptor”,即嵌合抗原受體,相當於一個可以識別腫瘤細胞的智能系統,有了它,T淋巴細胞可以識別並消滅腫瘤細胞。

不過,CAR-T療法目前只在血液腫瘤領域取得了重要的突破,而實體腫瘤的治療還面臨著諸多挑戰。這其中,既有實體腫瘤缺少有效的“特徵”(細胞表面特殊的蛋白),可以將腫瘤細胞與其他正常組織相區分開;也有實體腫瘤所產生的“腫瘤微環境”對免疫作用而抑制。

因此,最近有研究將目光放在了其他免疫細胞身上——例如,巨噬細胞。

巨噬細胞也是人體中一類主要的免疫細胞,可以清除入侵的病原與腫瘤細胞。不過,與T淋巴細胞的清除方式有所不同,巨噬細胞是通過將“異己分子”吞入“肚子”來消化掉,而T淋巴細胞則是直接將它們直接“粉碎”。

此外,巨噬細胞還是一種專職的抗原提呈細胞,前面介紹的T淋巴細胞,就是通過抗原提呈細胞來獲得“異己分子”的信息的。因此,除了自身具有清除功能,巨噬細胞在T淋巴細胞免疫中也發揮了重要作用。

此前已有研究通過為患者輸入大量自體來源的巨噬細胞,來治療實體腫瘤。研究結果證明了這種治療方式的安全與可行性,但並沒有表現出顯著的抗腫瘤效果。

而為了加強巨噬細胞抗腫瘤的效果,近期的一項研究中,研究人員為巨噬細胞也裝上了“CAR”,希望藉此來提高巨噬細胞的吞噬功能,並通過對T淋巴免疫效應的激活,來潛在提高靶向腫瘤的殺傷。

“吃掉”腫瘤細胞——裝載“CAR”的巨噬細胞加入免疫治療軍團

文章發表在《Nature Biotechnology》


通常,細胞“CAR”的裝備是通過慢病毒載體(“載體”通常也是DNA分子,可以將我們需要的基因序列插入其中,一起送入細胞內部)將一段基因送入細胞當中的,而巨噬細胞的對異物的吞噬能力,使“CAR”的裝備過程充滿了挑戰。研究人員為此選擇了Ad5f35載體,並將一段“CAR”基因序列(抗-HER2,一個重要的腫瘤治療的靶點)插入在載體中。實驗結果證明了這種方式的可行性,並在體外實驗中表現出了很好的效果。

“吃掉”腫瘤細胞——裝載“CAR”的巨噬細胞加入免疫治療軍團

圖為Ad5f35載體成功使插入的“CAR”在巨噬細胞上表達


“吃掉”腫瘤細胞——裝載“CAR”的巨噬細胞加入免疫治療軍團

圖為表達了“CAR”的巨噬細胞在體外實驗中抗腫瘤活性增加


隨後,研究人員對這種“CAR”-巨噬細胞,即CAR-M細胞進行了小鼠的體內實驗。通過對兩組實驗模型進行檢驗,

研究人員確定了CAR-M細胞也具有體內的抗瘤活性,而作為對比,未裝入CAR的巨噬細胞則沒有這種效果,無論是體內或是體外。此外,在體內實驗中,CAR-M也沒有表現出明顯的副作用的症狀。

“吃掉”腫瘤細胞——裝載“CAR”的巨噬細胞加入免疫治療軍團

“吃掉”腫瘤細胞——裝載“CAR”的巨噬細胞加入免疫治療軍團

圖為兩種實驗模型下小鼠的腫瘤壓力和生存情況


而裝載上“CAR”的巨噬細胞除了增強抗腫瘤的能力外,還帶來了其他的好處——使巨噬細胞開始向促炎症的表型(M1型)轉化。通常,巨噬細胞在腫瘤組織中大量存在著,但通常都是起到抑制免疫的作用,而促炎症的表型不僅增強了巨噬細胞自身的吞噬作用,還能激活免疫系統的其他部分,相當於為免疫反應打開了一道門,而這產生的效應,要比細胞治療本身更大,也是CAR-M細胞治療的引人之處。

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參考文獻:

Michael Klichinsky. Human chimeric antigen receptor macrophages for cancer immunotherapy. DOI: 10.1038/s41587-020-0462-y


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