Nature子刊：基因工程改造红细胞，开发抗癌疗法

2021

07/04

生物世界

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撰文 | xiao xia

编辑 | 王聪

排版 | 水成文

T细胞 通过T细胞受体（TCR）特异性识别肿瘤抗原，在抗肿瘤免疫中发挥重要作用。近年来，调节或模拟T细胞反应的方法（例如免疫检查点抑制剂和CAR-T疗法）已成为抗癌治疗的重要方法。然而，致命的副作用、耐药性的产生以及自体CAR-T细胞昂贵的生产过程，促使人们继续研究刺激T细胞介导的抗肿瘤反应的替代方法。

红细胞 （RBC）因为固有生物相容性而用作输血用途。此外，红细胞与多种免疫特权机制有关，保护它们免受不利的宿主反应。从制造生产的角度来看，造血祖细胞的细胞培养和分化特性允许红细胞大量扩增。此外，通过基因修饰还可以产生表达生物治疗蛋白的工程化人红细胞，用于红细胞疗法。

众所周知，红系前体细胞在形成成熟红细胞的过程中，会丢失细胞核，因此，对红系前体细胞进行的基因修饰后，修饰后的蛋白仍然表达，但遗传物质却不存在了，也就不存在排斥问题，也不用担心修饰过的基因对人体潜在的负面影响。而且，该方法可进行大规模培养扩增，相比CAR-T疗法，成本将大大降低。

近日，美国 Rubius Therapeutics 公司的研究团队在 Nature Communications 期刊发表了题为： Engineered red blood cells as an off-the-shelf allogeneic anti-tumor therapeutic 的研究论文。

该研究将红细胞改造成人工抗原呈递细胞，增强T细胞的抗HPV阳性肿瘤效力，有望实现通过自体红细胞进行抗HPV阳性肿瘤治疗。

首先，研究团队将人CD34+造血祖细胞用慢病毒感染，然后扩增和分化为去核的工程化红细胞，以产生RCT-aAPC。这种红细胞由与MHC I类结合的肿瘤特异性肽、共刺激配体（4-1BBL）和白介素12 （IL-12）组成，这些信号都是激活T细胞所必须的。他们发现RCT-aAPC在体外可促进抗原特异性T细胞扩增，记忆形成和对肿瘤细胞的细胞毒性。表明RCT-aAPC可促进T细胞分化为功能性CD8+ T细胞。

使用小鼠模型无法评估RCT-aAPC，因为人的红细胞会在小鼠体内被快速清除。研究团队通过使用链接化学法产生了mRBC-aAPC，发现mRBC-aAPC参与与抗原特异性T细胞的同源相互作用，并表明脾脏可能是体内这种作用的主要部位之一。

体内实验发现注射了mRBC-aAPC的小鼠，与mRBC-CTL相比，肿瘤组织生长减缓，并且可以形成长期记忆以防止肿瘤再发。表明在aAPC上存在的抗原导致了更强大的抗肿瘤作用。重要的是，肿瘤控制与长期记忆的发展和表位的扩散有关，从而对不表达原始靶抗原但在其他方面相同的肿瘤产生疗效。

为了治疗HPV16阳性癌症患者，研究团队基于工程化红细胞开发了RTX-321，这种红细胞表达人白细胞抗原HLA-A和人HPV肽、4-1BBL和IL-12。他们发现RTX-321能诱导HPV抗原特异性原代人T细胞的活化，并且这三种信号都足以促进效应器功能和效应器记忆细胞的分化。

总的来说，该研究开发了一个以基因工程红细胞为基础的aAPC治疗癌症的平台。红细胞已经应用于输血医学几十年。基因工程红细胞可以对患者输注，并被大量生产，而无需使用像TCR-T疗法和CAR-T疗法一样需要复杂且昂贵的生产设备。RCT-aAPC平台展示了广泛的抗癌特性，可作为一种有潜力的癌症免疫治疗方法。

关于 Rubius Therapeutics