過繼性細(xì)胞治療使癌癥的臨床治療方法發(fā)生了革命性的變化。迄今為止最突出的例子是嵌合抗原受體（CAR）T細(xì)胞治療，它由表達(dá)CARs的工程T細(xì)胞組成。CAR T細(xì)胞療法正處于臨床革命的風(fēng)口浪尖上，導(dǎo)致90％以上患有某些血源性癌癥的患者完全康復(fù)。然而，CAR-T細(xì)胞治療的成功通常取決于以下幾個(gè)方面：
（i）腫瘤特異性抗原的先驗(yàn)知識(shí)和存在；
（ii）非實(shí)體瘤（即液體癌）；
（iii）準(zhǔn)備和擴(kuò)大細(xì)胞群的數(shù)周時(shí)間。
相比之下，巨噬細(xì)胞能夠更直接地殺死腫瘤特異性抗原多余或未知的腫瘤細(xì)胞，使它們有可能在T細(xì)胞治療失敗的情況下取得成功。但是，癌性腫瘤有個(gè)令人討厭的惡作劇就是：它們分泌的物質(zhì)會(huì)將到達(dá)的巨噬細(xì)胞從其殺死腫瘤的狀態(tài)“轉(zhuǎn)變”為促進(jìn)腫瘤的狀態(tài)，從而抑制人體的免疫反應(yīng)，推動(dòng)血管生長(zhǎng)來供應(yīng)腫瘤，并幫助腫瘤轉(zhuǎn)移。從體內(nèi)提取巨噬細(xì)胞，迫使它們進(jìn)入殺死腫瘤狀態(tài)，并重新引入它們與癌癥作斗爭(zhēng)的努力都失敗了，因?yàn)槟[瘤無情地將它們切換回了腫瘤形成前的狀態(tài)。
有鑒于此，美國(guó)哈佛大學(xué)教授、美國(guó)工程院、醫(yī)學(xué)院雙院院士Samir Mitragotri等人為這個(gè)問題創(chuàng)造了一種新型解決方案：為巨噬細(xì)胞背著一個(gè)可以分泌細(xì)胞因子的“背包”顆粒，使得巨噬細(xì)胞在到達(dá)腫瘤部位后，可以保持殺死腫瘤的狀態(tài)長(zhǎng)達(dá)5天，并已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在具有侵襲性乳腺癌的小鼠中可以減緩腫瘤生長(zhǎng)和減少轉(zhuǎn)移，相關(guān)成果于發(fā)表在4月29日發(fā)表在Science Advances上。
示意圖
巨噬細(xì)胞是貪婪的細(xì)胞，它們結(jié)合并吃掉它們認(rèn)為對(duì)身體有害的任何東西。Mitragotri實(shí)驗(yàn)室的先前工作表明，令人驚訝的是，圓盤狀的小顆?？梢栽诰奘杉?xì)胞上搭便車幾天，而不會(huì)觸發(fā)它們的“吃我”反應(yīng)，并且可以提供一個(gè)機(jī)會(huì)來影響巨噬細(xì)胞的行為。
如何制備？
在這項(xiàng)研究中，研究小組使用微接觸印刷技術(shù)構(gòu)建了由兩層生物相容性聚合物聚乳酸-乙醇酸（PLGA）制成的背包，然后將親水性（方便加入細(xì)胞因子）的聚乙烯醇（PVA）和細(xì)胞因子干擾素（IFNγ）夾在中間。選擇干擾素-γ（IFN-γ）的原因是它具有刺激促炎性巨噬細(xì)胞的能力以及強(qiáng)大的抗腫瘤活性。
為了完成背包，最后添加了一層細(xì)胞粘附層，幫助它們粘附在巨噬細(xì)胞上。細(xì)胞粘附層是通過逐層（LBL）組裝制成的。它包括兩組用醛（HA-Ald）和聚（烯丙胺）鹽酸鹽（PAH）改性的透明質(zhì)酸的交替層。
圖|制備與結(jié)合實(shí)驗(yàn)
結(jié)果如何?
研究人員將背包與巨噬細(xì)胞孵育1.5小時(shí)后，發(fā)現(xiàn)帶有細(xì)胞粘附層的背包與BALB / c小鼠的骨髓衍生巨噬細(xì)胞（BMDM）的結(jié)合率為86.9％，而沒有細(xì)胞粘附層的背包僅與63.4％BMDMs結(jié)合。這些背包至少在巨噬細(xì)胞上面停留了5天，且沒有被吞噬并分泌IFNγ至少60小時(shí)。
然后，研究人員測(cè)試了巨噬細(xì)胞的各種標(biāo)記物，表明它們處于對(duì)抗腫瘤的促炎（M1）狀態(tài)或抗炎（M2）狀態(tài)。攜攜帶IFNγ背包的巨噬細(xì)胞表達(dá)3種M1相關(guān)性狀的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于游離IFNγ背包或巨噬細(xì)胞，而M2相關(guān)性狀的表達(dá)變化不明顯。它們?cè)黾拥腗1特征表達(dá)也比任何一個(gè)對(duì)照組持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間，這表明IFNγ背包可以誘導(dǎo)持久轉(zhuǎn)變?yōu)镸1狀態(tài)。
圖|巨噬細(xì)胞攜帶IFN-γ背包的表型評(píng)估
下面再來看看活體實(shí)驗(yàn)如何：
研究人員將攜帶背包的巨噬細(xì)胞注入侵襲性轉(zhuǎn)移性乳腺癌小鼠的腫瘤中，然后在7天后對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。令人高興的是，攜帶IFNγ背包的巨噬細(xì)胞表達(dá)了至少48小時(shí)的M1指標(biāo)，其表達(dá)水平明顯高于空白背包或游離IFNγ的注射細(xì)胞。還發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照小鼠相比，用IFNγ背包療法治療的小鼠的轉(zhuǎn)移性結(jié)節(jié)明顯少，腫瘤更小，并且壽命更長(zhǎng)。
繼續(xù)深挖：
當(dāng)研究小組在接受IFNγ背包療法后深入研究腫瘤內(nèi)部的情況時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人驚訝的結(jié)果：背包攜帶的巨噬細(xì)胞不僅停留在M1狀態(tài)，而且還幫助了腫瘤內(nèi)的其他巨噬細(xì)胞（腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞，或者TAMs）從抗炎的M2狀態(tài)恢復(fù)到M1狀態(tài)，有效地激活它們來對(duì)抗那些劫持它們的腫瘤。此外，用比其他研究中使用的最大總劑量低100倍的IFNγ劑量即可達(dá)到此結(jié)果，并且小鼠未顯示出任何治療毒性跡象。
圖|IFN-γ背包促進(jìn)實(shí)體瘤的促炎表型
圖|抗腫瘤療效
反過來思考
即然背包療法能使巨噬細(xì)胞變成M1，那可不可以換成另一種細(xì)胞因子變成M2，用來對(duì)抗一些炎癥反應(yīng)呢？答案是可行的，據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)的背包療法正在探索用于相反的工作：在患有類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、克羅恩病和狼瘡等過度炎癥相關(guān)疾病的患者中，將巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榭寡谞顟B(tài)。且他們正在繼續(xù)探索該技術(shù)的不同應(yīng)用，包括將不同的試劑裝載到背包中，并測(cè)試它們結(jié)合和控制其他類型細(xì)胞的能力。
小結(jié)：
綜上所述，這項(xiàng)工作為調(diào)節(jié)過繼轉(zhuǎn)移的巨噬細(xì)胞的表型提供了一種策略，可用于解決廣泛的炎癥性疾病，包括癌癥、自身免疫性疾病和傳染病。當(dāng)這里描述的背包與巨噬細(xì)胞表面結(jié)合時(shí)，可以設(shè)想其他的設(shè)計(jì)與具有更高趨化敏感性的其他循環(huán)細(xì)胞結(jié)合。同樣，可以考慮多種免疫調(diào)節(jié)有效載荷，包括那些促進(jìn)對(duì)基于背包的疫苗的適應(yīng)性免疫反應(yīng)或促進(jìn)抗炎表型的功能，以幫助組織再生或修復(fù)自身免疫性疾病。
參考文獻(xiàn)：
Shields C W, et al. Cellular backpacks for macrophage immunotherapy. Science Advances.2020;6(18):eaaz6579.
DOI:10.1126/sciadv.aaz6579
https://advances.sciencemag.org/content/6/18/eaaz6579
簡(jiǎn)介：
SamirMitragotri教授，美國(guó)工程院、醫(yī)學(xué)院院士/美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)會(huì)士/美國(guó)醫(yī)學(xué)生物工程學(xué)會(huì)會(huì)士；美國(guó)哈佛大學(xué)，工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授/Wyss研究所核心研究員；美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院，基因和藥物傳遞研究部核心成員；美國(guó)輝瑞制藥、CTX、 Entrega 、巴黎歐萊雅，高級(jí)科學(xué)技術(shù)顧問；研究領(lǐng)域：藥物靶向輸送，生物醫(yī)學(xué)材料，生物啟發(fā)工程
