北大齐宪荣团队：CRISPR原位改造肿瘤细胞以重编程巨噬细胞，进行肿瘤免疫治疗

肿瘤相关巨噬细胞（TAM）在肿瘤微环境中大量存在，并通过多种机制促进肿瘤进展。CD47在大多数血液类肿瘤和部分实体瘤中过度表达，作为“别吃我”（Don't eat me）的信号来抑制巨噬细胞吞噬作用。然而，重编程的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）易受抑制性细胞因子的影响，并倾向于转化回肿瘤相关巨噬细胞（TAM），仅阻断CD47可能不足以引发有效的免疫反应。

近日，北京大学药学院齐宪荣教授团队在纳米领域国际权威学术期刊 Nano Today 上发表了题为：CRISPR-based in situ engineering tumor cells to reprogram macrophages for effective cancer immunotherapy（基于CRISPR的原位改造肿瘤细胞以重编程巨噬细胞进行有效的肿瘤免疫治疗）的研究论文。

基于 CRISPR 的原位工程肿瘤细胞重新编程巨噬细胞以进行有效的癌症免疫治疗

该研究开发了一种多功能基因地送系统HPT-PFs，在肿瘤特异性敲除CD47的同时，将肿瘤细胞改造为IL-12生产工厂，CD47阻断和IL-12生产的组合，协同促进了巨噬细胞介导的免疫治疗。

这项研究发展了一种有效的基因递送策略，为基于CRISPR的原位工程肿瘤细胞的有效治疗铺平道路，也拓展了CRISPR/Cas9技术在肿瘤免疫治疗领域的应用。

众所周知，癌细胞会通过表达“别吃我”（Don't eat me）的信号来避免被免疫细胞杀伤或清除，从而导致肿瘤免疫逃逸。

CD47，是人体中由CD47基因编码的跨膜蛋白，属于免疫球蛋白超家族，在多种人类血液肿瘤以及部分实体瘤中高表达。

2009年，斯坦福大学医学院著名癌症干细胞专家 Irving L. Weissman 教授在 Cell  发表论文，表明肿瘤细胞高表达CD47，通过与巨噬细胞表面的信号调节蛋白α（SIRPα）结合，释放“别吃我”信号，从而防止肿瘤细胞被巨噬细胞吞噬。

2014年，Irving L. Weissman 教授团队开发了人源化抗CD47抗体，开启了首个临床试验，并成立了Forty Seven公司，专注于CD47靶点的临床开发，在白血病、非霍奇金淋巴瘤等血液类癌症中取得不错的成效。

2020年4月7日，Forty Seven公司被吉利德科学子公司Toro Merger Sub, Inc.以49亿美元的价格收购。除Forty Seven公司外，国内的天境生物、信达生物、恒瑞医药、宜明昂科等公司也已获批开展CD47抗体临床试验。

在这项研究中，齐宪荣团队使用CRISPR/Cas9技术敲除了肿瘤细胞的CD47，阻断CD47-SIRPα信号通路介导的免疫逃逸，从而保证持久的抗肿瘤免疫反应。然而，重编程的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）易受抑制性细胞因子的影响，并倾向于转化回TAM，单独的CD47阻断可能不足以引发有效的免疫反应。

为了解决上述问题，齐宪荣团队将CD47阻断与免疫激活因子IL-12相结合，在阻断CD47的同时，将肿瘤细胞通过基因工程改造为IL-12生产工厂，以原位重编程肿瘤相关巨噬细胞（TAM），促进巨噬细胞由M2型向M1型转变。双管齐下，获得协同抗肿瘤效果。

为了实现上述想法，齐宪荣团队构建了一种多功能基因递送系统HPT-PFs，该系统使用透明质酸（HA）和肿瘤微环境敏感的细胞穿透肽（TMSP）双重修饰，能够有效克服基因药物的体内多重递送屏障。

然后，齐宪荣团队使用HPT-PFs系统同时递送用于敲除CD47和表达IL-12的质粒。由于HPT-PFs系统的肿瘤特异性转染和优异的内体逃逸能力，超过27%的肿瘤细胞在HPT-PFs系统介导的基因编辑后失去CD47表达，从而引发巨噬细胞的吞噬作用。并且肿瘤细胞产生了高于500ng/ml的IL-12，表明肿瘤细胞被成功工程化为IL-12生产工厂。

在黑色素瘤小鼠模型中，当CD47敲除与IL-12表达相结合时，M1型肿瘤相关巨噬细胞（TAM）和炎性细胞因子分泌急剧升高，导致肿瘤生长被显著抑制。

这项研究发展了一种有效的基因递送策略，CRISPR介导的CD47阻断与肿瘤细胞中IL-12产生的结合，可以协同促进巨噬细胞介导的免疫治疗，为基于CRISPR的原位工程肿瘤细胞的有效治疗铺平道路，也拓展了CRISPR/Cas9技术在肿瘤免疫治疗领域的应用。

北京大学药学院博士生林萌为该论文的第一作者，齐宪荣教授为该文的通讯作者。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.nantod.2021.101359