NanoLett：研究發現遞送mRNA可降低CART細胞療法的毒副作用

　　新的癌癥免疫療法涉及提取患者的T細胞并對它們進行基因改造，這樣它們就能夠識別并攻擊腫瘤。這項技術是一項真正的醫學突破。自從2017年CAR-T細胞療法獲得美國食品藥物管理局（FDA）批準以來，越來越多的白血病患者和淋巴瘤患者經歷了完全的病情緩解。這種療法并非沒有挑戰。對患者的T細胞進行基因改造既費力又昂貴。即便治療取得成功，免疫系統的改變會在短時間內讓患者身患重病，并伴有發燒、惡心和神經系統癥狀。

　　如今，在一項新的研究中，來自美國賓夕法尼亞大學的研究人員發現一種對T細胞毒性更小的新工程技術可以通過一種不同的機制來改變它們識別癌癥的方式。利用使用這種機制的T細胞進行治療可能給患者帶來更少的副作用。相關研究結果于2020年1月17日在線發表在期刊上，論文標題為“Ionizable Lipid Nanoparticle Mediated mRNA Delivery for Human CAR T Cell Engineering”。論文通訊作者為賓夕法尼亞大學工程與應用科學學院生物工程系希爾卡尼克創新助理教授Michael Mitchell博士。論文第一作者為Mitchell實驗室研究生Margaret Billingsley。

圖片來自Nano Letters, 2020, doi:10.1021/acs.nanolett.9b04246。

　　這種新工程技術涉及利用基于脂質的納米顆粒跨過T細胞的細胞膜來遞送信使RNA（mRNA），而不是使用經過基因修飾的病毒來重寫T細胞的DNA。使用前一種方法將是更可取的，這是因為它只會暫時改變患者的免疫系統，但是目前讓mRNA穿過細胞膜的標準方法（即電穿孔）可能會產生太大毒性，以致無法從患者體內獲得所需數量的T細胞。

　　Mitchell、Billingsley與CAR-T細胞療法的先驅之一的賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院帕克癌癥免疫療法研究所所長Carl June進行了合作。

　　CAR-T細胞療法涉及對從患者體內提取出的T細胞進行基因改造，使得在它們的表面上表達嵌合抗原受體（CAR）。所表達的CAR允許這些T細胞將癌細胞識別為外來入侵者，并將這些癌細胞從體內清除。當前的工程技術涉及從患者體內提取出一些數量的T細胞，用病毒重寫它們的DNA，以便它們表達這些CAR，然后將它們注入相同的患者體內。

　　Billingsley說，“這種病毒基因工程方法產生永久性表達CAR的T細胞，但這會導致嚴重的不良反應，這是因為即使消滅癌細胞后，CAR-T細胞仍然在患者體內保持活躍。然而，利用mRNA可以產生瞬時表達CAR的CAR-T細胞。這可以使得臨床醫生以靶向癌細胞的劑量給予CAR-T細胞，同時在這一過程中又不會傷害很多健康細胞，從而減輕副作用。”

　　鑒于將mRNA導入T細胞的方法尚未獲得臨床應用，這種方法的使用仍然受到限制。作為當前的標準方法，電穿孔涉及用電脈沖在細胞膜上打孔，它并不是一種有吸引力的選擇，這是因為這種高度侵入性的過程具有較高的殺死T細胞或影響它們的功能的風險。即便經過優化，電穿孔通常也在細胞制造過程中導致50％的細胞死亡。

　　考慮到與從患者那里獲取CAR-T細胞相關的成本、難度和風險，在電穿孔技術成為利用病毒對宿主細胞DNA進行基因改造方法的可行替代方案之前，需要一種毒性更小的導入mRNA的方法。

　　因此，Mitchell、Billingsley和他們的同事們著手尋找一種合適的遞送平臺，以使足夠數量的mRNA偷偷溜過T細胞的細胞膜，從而產生所需的CAR受體蛋白。

　　但是，由于T細胞不容易從它們的環境中攝取物質，因此找到適合這種應用的合適納米顆粒是一項挑戰。此外，至關重要的是，這種遞送平臺必須具有高效遞送和低細胞毒性---一種罕見的性能組合。

　　Mitchell說，“將治療性的mRNA遞送到T細胞中時，你始終需要在效力與毒副作用之間取得平衡。我們的實驗室設計出可電離的脂質納米顆粒，它們可以安全地穿過細胞膜，但是在需要釋放治療性mRNA時才專門釋放這些mRNA。我們認為這是一種巨大的益處，這是因為作為當前的臨床標準方法，電穿孔可殺死源自患者的大部分T細胞。”

　　他說，“此外，我們設想作為一種將治療性mRNA遞送到T細胞中的平臺技術，我們可以快速地讓這些mRNA表達不同的CAR或者其他的治療性受體，所要做的僅是改變mRNA序列，因此，這種平臺技術具有一系列治療性應用。”

　　在體外實驗中，這些研究人員發現通過他們的納米顆粒表達CAR的T細胞在殺死癌細胞方面與目前臨床使用的經過病毒基因改造的CAR-T細胞一樣有效。 接下來的研究計劃包括對這種遞送平臺的影響進行體內研究，以確定CAR瞬時表達對治療功效和副作用的影響。

　　June說，“鑒于RNA治療的工具箱越來越多，通過納米顆粒遞送RNA在T細胞工程中具有廣泛的應用，包括對T細胞的DNA進行基因編輯和對它們的蛋白表達進行調節。”