Nature子刊：一天即可在体内生产CAR-T，工程化植入物让CAR-T更快更有效

撰文 | Sulley

来源 | 生辉

CAR-T 等免疫细胞疗法通常被视为继手术、传统化疗、放疗、靶向治疗之后第五种癌症治疗方式。以 CAR-T 为例，当前全球共获批上市 7 款 CAR-T 疗法，国内上市 2 款产品，均为自体产品。

自体 CAR-T 产品需要从体内提取自身 T 细胞，在体外修饰加工，扩增，然后回输体内治疗等。这一过程制备周期长，且制备工艺复杂、个性化定制，制备成本较高。根据相关报道，国内上市的两款 CAR-T 价格也超 120 万人民币。

缩短制备时间、降低成本，进一步增加 CAR-T 等细胞疗法的可及性日渐成为领域内的一大共识。

近日，北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员在 Nature Biotechnology 期刊发表了题为：Bioinstructive implantable scaffolds for rapid in vivo manufacture and release of CAR-T cells 的研究论文。

称开发出了一种名为 MASTER 的植入物（Multifunctional Alginate Scaffold for T Cell Engineering and Release，用于 T 细胞修饰和释放多功能藻酸盐支架植入物），能够在体内快速生产和释放 CAR-T 细胞，并将制造 CAR-T 的时间缩短到 1 天。

研究团队还进一步在小鼠淋巴瘤异种移植模型中证实了该方法的效果：体内产生的 CAR-T 细胞进入血液循环并控制远端肿瘤生长，显示出比传统 CAR-T 更强的持久性。

“由于成本比较高，CAR-T 疗法的可及性还是受到一定的限制。CAR-T 细胞疗法成本高的一个原因是制造过程复杂、耗时且需要个性化定制，我们希望解决与 CAR-T 治疗制造时间和成本相关的难题。”论文的通讯作者 Yevgeny Brudno 博士说。

Yevgeny Brudno 博士师基因编辑大牛刘如谦，现在是北卡罗来纳大学教堂山分校生物医学工程系的助理教授。目前，他的研究重点主要集中在利用化学、药物递送、生物材料和纳米医学技术深入了解疾病发生的生理反应，为疾病治疗提供新思路。

该论文第一作者、博士后研究员 Pritha Agarwalla 表示，对于患者而言，缩短 CAR-T 制造时间更为关键。

1 天内即可在体内生产 CAR-T，抗癌效力更强

在论文中，快速生成 CAR-T 的核心来源于 MASTER 植入物。

这是一种海绵状的生物相容性材料，外观和触感很像一个迷你棉花糖。该植入物类似于一个生产制造 CAR-T 的大容器，植入体内以后，植入物可在体内快速生产和扩增 CAR-T 细胞。

要理解 MASTER 植入物如何运作，首先需要回顾一下 CAR-T 细胞的生产流程。生产 CAR-T 细胞的主要步骤包括从外周血中分离和富集T细胞，利用抗体活化 T 细胞，紧接着利用病毒或者非病毒载体将表达 CAR 的基因引入T细胞，把 T 细胞重编程为可靶向癌细胞的 CAR-T，体外扩增 CAR-T，冷冻保存，最后回输到体内。

通常来讲，CAR-T 整个制造周期为 2～4 周，其中 T 细胞激活、CAR 病毒转导和体外扩增等制造步骤的正常流程往往耗时 9 天。

CAR-T 细胞疗法制备流程（来源：UT Southwestern Medical Center）

“MASTER 技术将T细胞激活、重编程、扩增步骤整合在体内完成，能够显著缩短制备时间，预计 1 天内即可完成这些步骤。” Pritha Agarwalla 说。

具体来说，利用 MASTER 植入物生产 CAR-T 细胞的流程可以分为以下几步。

研究人员从体内分离出 T 细胞，将未激活的 T 细胞与包裹着 CAR 基因的病毒载体混合在一起，然后将这些混合物倒在 MASTER 植入物上。植入物里面配制了可以激活 T 细胞的抗体，在将混合物倒在上面时，激活 T 细胞的过程随即开始。与此同时，团队通过手术将 MASTER 植入小鼠体内；

MASTER 植入小鼠体内后，T 细胞一直处于激活状态，然后经过修饰的病毒会将 CAR 基因转入T细胞中，并将其重编程为 CAR-T 细胞。

在官方通稿中，Pritha Agarwalla 指出，MASTER 材料孔大以及海绵状的性质会使病毒载体和细胞紧密结合在一起，这加速了 T 细胞的重编程。

此外，MASTER 植入物中浸润了能够促进细胞增殖的白细胞介素因子，植入体内后，这些白细胞介素因子开始渗出，促进 CAR-T 细胞扩增。

MASTER 材料还含有促进细胞增殖的称为白细胞介素的因子。植入后，这些白细胞介素开始渗出，促进 CAR-T 细胞的快速增殖。

然后，研究人员在淋巴瘤小鼠模型中进行了试验，一组小鼠接受了利用 MASTER 植入物生产的 CAR-T 细胞；另一个组小鼠通过静脉注射了常规方式生产的 CAR-T 细胞。然后，把这两个小组与接受非工程化 T 细胞治疗的对照组进行比较。

研究人员指出，试验中，与传统 CAR-T 相比，接受 MASTER 技术生产的 CAR-T 细胞表现出更好的治疗效果。

Yevgeny Brudno 解释道，通常从未活化 T 细胞到制备好 CAR-T 细胞至少需要两周时间，我们能够在分离未活化 T 细胞数小时内将 MASTER 植入体内，同时进行 T 细胞活化、重编程和 CAR-T 扩增。

而 CAR-T 细胞的激活和扩增会导致分化和抗癌活性丢失，对治疗效果产生不利影响，更短的分化和扩增时间对细胞抗癌活性的保持更好。

通稿里面也指出，利用 MASTER 技术生产的细胞分化程度较低，在体内抗癌效力更高，持续时间更长。长远来看，如果小鼠再次复发淋巴瘤，抗癌功效明显。

已推进转化工作

在上述小鼠试验中，MASTER 技术生产的 CAR-T 细胞抗肿瘤效果更佳。理论上，这种“升级版” CAR-T 细胞同样具有一定的转化潜力。

Yevgeny Brudno 认为这种方式会比现有 CAR-T 疗法成本降低，价格更便宜。

出于对 MASTER 技术的看好，Yevgeny Brudno 也有转化的计划，他透露正在与业内合作伙伴商业化这项技术。“我们还在探索与其他行业伙伴合作的机会，把 MASTER 基本概念应用于自身免疫疾病和再生医学等更多领域。”他继续补充道。

来源：MD Anderson Center

不过，Yevgeny Brudno 也坦言，真正应用于临床还有许多工作要做。

首先，推进临床研究之前，团队还需要在多种动物模型中验证 MASTER 技术的安全性和有效性。比如说，MASTER 植入物是否会在体内引发免疫反应。

还有，MASTER 植入物需要通过手术移植到体内，手术会有一定的创口，创口的恢复和损伤程度也需要评估。

另一方面，MASTER 技术生产的 CAR-T 细胞最终获批后的临床成本是否能够节省成本，究竟能节省多少成本还无从得知。

在治疗适应症方面，Yevgeny Brudno 也承认 MASTER 技术在血液瘤中极具治疗前景，但在实体瘤（包括胰腺癌和脑肿瘤）效果如何，还有待更多数据佐证。

整体来看，开发成本更低、制备周期更短 CAR-T 细胞的方式层出不穷。比如说此前有研究团队报道注射 mRNA 在体内直接生成 CAR-T，Sana 等多家公司利用脂质体直接将 CAR 基因片段递送到 T 细胞，把身体作为生物反应器生成 CAR-T、CAR-NK、CAR-M 等。

值得一提的是，几天前，宾夕法尼亚大学的研究人员在 Nature Biomedical Engineering 上报道了一种从外周血提取的 T 细胞在 24 小时内生成功能性 CAR-T 细胞的方法，这一过程中无需激活 T 细胞和体外扩增。研究中表明，与传统激活 CAR-T 细胞相比，非激活 CAR-T 细胞在白血病小鼠中表现出更高的抗肿瘤活性。

参考资料 ：

https://www.nature.com/articles/s41587-022-01245-x

https://news.ncsu.edu/2022/03/implant-car-t-cells/