心脏受损后,心肌细胞会停止运动,产生成纤维细胞,导致心肌硬化,并对正常细胞功能产生影响。纤维化一旦形成,无法逆转。目前针对纤维化的疗法仅能限制其进展。利用CAR-T的靶向杀伤能力,则可以定向去除心肌成纤维细胞,改善预后。
常规的CAR-T的生产需要将体内T细胞筛选出来,再通过电转等方式体外改造,*后回输到患者体内。该方法高成本,高风险,且需要大量的设备支持。来自宾夕法尼亚大学的Joel G. Rurik等人于2022年在Science发布了题为《CAR T cells produced in vivo to treat cardiac injury》的文章,既解决了心肌纤维化的治疗难题,又成功在体内进行了CAR-T细胞的改造,大大降低了实验风险和成本。同时,在体CAR-T编辑也解决了CAR-T细胞母细胞来源的问题。
而这,则离不开LNP-mRNA的递送。
如何在体靶向T细胞?
CD5是一个表达于T细胞表面且不参与T细胞成熟的表面受体。作者对将CD5抗体偶连至(DSPE-PEG)中,并作为LNP的组分进行LNP的合成。如此,合成后的LNP表面将会带有CD5的抗体。体内(图1. 左)体外(图1. 右)实验均显示,带有CD5抗体的LNP可以很好的靶向T细胞,并成功将LNP内部的mRNA递送至T细胞表达。
图1. 左:体外实验中(in vitro),FAPCAR+T 细胞比例;
右:体内实验中(in vivo),FAPCAR+T 细胞比例;
改造的T细胞如何识别靶细胞?
FAP(fibroblast activation protein)是激活的成纤维细胞特有的表面标志物,编码CAR-FAP的mRNA序列可以令细胞过表达识别FAP的CAR序列,从而特异性识别成纤维细胞。体内(图1. 左)体外(图1. 右)实验显示,用LNP递送CARFAP蛋白的T细胞能够大量表达FAPCAR。除此之外,该改造后的T细胞还能够于体外实验中,对表达FAP的成纤维细胞进行杀伤(图2.)。
图2. 体外实验中(in vitro),T 细胞对成纤维细胞杀伤效率。
该方式对心脏损伤是否有治疗效果?
实验结果显示,经过CD5/LNP-FAPCAR治疗的心肌损伤模型小鼠中,其心脏的一些基础指标,如收缩/舒张期末期的灌流体积等,相较于未治疗组有显著改善(图3.)。而心肌的胶原染色比例要显著低于未经治疗的心肌损伤模型小鼠。意味着该方法改造的CAR-T细胞治疗显著降低了心肌成纤维细胞的数量,该治疗方式是有效的。
图3. 心肌受损模型小鼠经治疗后的心脏各项指标
综上,该文章在LNP表面连接CD5抗体,令其靶向T细胞,并于小鼠体内将其改造为可识别FAP抗原的CAR-T细胞。文中证明了这类CAR-T细胞可以特异性识别表达FAP的成纤维细胞并对其造成杀伤,并*终对心肌损伤模型小鼠起到了治疗效果。这种在体的CAR-T编辑方法大大简化了流程,消除了CAR-T细胞制作上的高成本和高操作难度的壁垒,利用机体自身作为工厂产生CAR-T细胞,解决了CAR-T细胞来源的难题。
肿瘤治疗作为CAR-T的应用之一,无疑是医药领域火热的研究对象。这篇文章的出现,解决了CAR-T应用中的数个难点,也证明了使用LNP-mRNA进行靶向T细胞改造为CAR-T并治疗疾病的巨大潜力。
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