Advanced Materials | “磁-聲”序貫操控CAR-T細(xì)胞機(jī)器人的腫瘤精準(zhǔn)免疫治療策略
癌癥是嚴(yán)重威脅人類健康和生命的主要疾病之一,每年有數(shù)百萬(wàn)患者死于癌癥。免疫療法是以激活和增強(qiáng)免疫系統(tǒng)來(lái)殺傷腫瘤,已成為癌癥治療的一個(gè)重要研究方向。尤其是以嵌合抗原受體T (CAR-T)細(xì)胞為代表的免疫療法在治療惡性血液腫瘤方面取得了巨大成功,但由于嚴(yán)酷的腫瘤生理障礙和免疫抑制微環(huán)境嚴(yán)重抑制了CAR-T細(xì)胞的浸潤(rùn)與功能活性。細(xì)胞藥物的主動(dòng)遞送一直是生物醫(yī)藥領(lǐng)域一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的難題,而外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的生物微納機(jī)器人有望通過(guò)自主和智能化特性穿越復(fù)雜生物屏障,為實(shí)現(xiàn)藥物的定點(diǎn)遞送和靶向治療提供了可能。
近日,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院(以下簡(jiǎn)稱“深圳先進(jìn)院”)醫(yī)藥所蔡林濤團(tuán)隊(duì)與醫(yī)工所馬騰團(tuán)隊(duì)、集成所徐天添團(tuán)隊(duì)合作,在細(xì)胞微納機(jī)器人抗腫瘤免疫治療腫瘤方面取得新突破,在Wiley-VCH旗下知名刊物Advanced Materials(IF= 32.086)上發(fā)表了題為“Magnetic–acoustic sequentially actuated CAR T cell microrobots for precision navigation and in situ antitumor immunoactivation”的研究成果。該工作基于細(xì)胞代謝的點(diǎn)擊化學(xué)技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)對(duì)CAR-T細(xì)胞的表面智能納米工程改造,獲得一種具有“磁-聲”雙重驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞微納機(jī)器人,成功克服了體內(nèi)復(fù)雜環(huán)境與腫瘤生理屏障,并顯著促進(jìn)了效應(yīng)T細(xì)胞的浸潤(rùn)與原位免疫激活,為CAR-T細(xì)胞抗腫瘤免疫治療提供了一種全新策略。
該研究報(bào)道了一種基于代謝-點(diǎn)擊化學(xué)偶聯(lián)技術(shù)構(gòu)建的免疫磁珠工程化CAR-T活細(xì)胞微納機(jī)器人 (CAR-T cell Robots)。磁珠表面工程化的CAR-T細(xì)胞機(jī)器人展示了精準(zhǔn)、可控的逆流和避障運(yùn)動(dòng)特性,并在磁場(chǎng)程序引導(dǎo)下保持特定路線。此外,磁珠與細(xì)胞形成的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)使CAR-T細(xì)胞機(jī)器人表現(xiàn)出獨(dú)特的聲學(xué)操控特性,并在“磁-聲”序貫驅(qū)動(dòng)下主動(dòng)遷移并浸潤(rùn)到人工腫瘤模型。在動(dòng)物模型中,序貫驅(qū)動(dòng)的CAR-T細(xì)胞機(jī)器人在可編程磁場(chǎng)引導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離腫瘤靶向;隨后,通過(guò)超聲驅(qū)動(dòng)CAR-T細(xì)胞遷移到腫瘤深層組織,顯著增強(qiáng)了外源CD8+ CAR-T細(xì)胞的腫瘤深度浸潤(rùn)與富積。同時(shí),anti-CD3/CD28免疫磁珠能有效刺激瘤內(nèi)浸潤(rùn)CAR-T細(xì)胞的原位增殖和活化,顯著提高其抗腫瘤效應(yīng)并成功抑制腫瘤的生長(zhǎng)。該序貫驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)細(xì)胞微納機(jī)器人結(jié)合了智能機(jī)器人自主導(dǎo)航、驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)與天然活細(xì)胞藥物的生物學(xué)特性,代表了一種全新的腫瘤精確定位和屏障穿透的多功能細(xì)胞治療平臺(tái),這對(duì)抗腫瘤精準(zhǔn)免疫治療具有重要的科學(xué)意義。
中科院深圳先進(jìn)院蔡林濤研究員、潘宏副研究員、馬騰研究員和徐天添研究員為該論文的通訊作者,唐曉帆博士、楊燁博士、鄭明彬教授以及尹婷副教授為論文的共同第一作者。該研究得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃、廣東省自然科學(xué)基金、深圳市科技計(jì)劃與中科院深圳先進(jìn)院跨所聯(lián)合攻關(guān)青年團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的大力支持和幫助。
課題組長(zhǎng)期招聘具有納米醫(yī)學(xué)、腫瘤免疫學(xué)、生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等相關(guān)研究背景的博士后和聯(lián)培學(xué)生,有意申請(qǐng)者請(qǐng)將個(gè)人簡(jiǎn)歷以郵件方式發(fā)送至hong.pan@siat.ac.cn。
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