單一幹細胞可產生 1,400 萬個腫瘤殺傷 NK 細胞，在癌症領域取得重大突破

自然殺手細胞以及其他免疫功能在人體早期防禦病毒和癌症方面發揮關鍵作用。由於其檢測和破壞異常細胞的天然能力，它是一種有吸引力的癌症治療工具。在嵌合抗原受體 (CAR)-NK 療法中，科學家為 NK 細胞配備了實驗室設計的受體 (CAR)，這樣它們就可以識別癌細胞上的特定標記並更精確地攻擊它們。

傳統的 CAR-NK 方法通常依賴從週邊血或臍帶血等來源收集的成熟 NK 細胞。此方法存在一些障礙，包括廣泛的細胞間變異、基因修飾過程中的有限效率、高生產成本和長設置時間。

源自臍帶血幹細胞的幹細胞

中國科學院動物研究所王金勇教授領導的團隊開發了不同的方法。研究人員沒有修改成熟的 NK 細胞，而是從 CD34 開始⁺ 取自臍帶血的造血幹細胞和祖細胞 (HSPC)。他們從這些早期細胞產生誘導的（即體外產生的）NK 細胞 (iNK) 以及 CAR 工程化的 iNK (CAR-iNK) 細胞。

結果發表於 生物醫學工程的性質。

先前從臍帶血來源的 CD34 生產 NK 細胞的努力⁺ HSPC 面臨效率下降和細胞功能不成熟的問題。為了解決這些限制，團隊將基因工程步驟移至開發的早期階段，直接研究 CD34⁺ HSPC 階段 此策略結合了 CAR 轉移、祖細胞的穩健擴增和 NK 譜系定向定向。

三步驟擴張和分化過程

研究人員使用了三階段系統。首先，他們擴充了CD34⁺ HSPC（或 CD19 CAR 轉導的 HSPC）由 AFT024 照射的飼養細胞輔助。 14 天內，細胞增生了約 800 至 1,000 倍。

接下來，將擴增的細胞與 OP9 飼養細胞一起培養，以創建人工造血類器官聚集體，即支持有效 NK 譜系定向和發育的結構。

在最後階段，已致力於成為 NK 細胞的細胞被允許進一步成熟和增殖。此過程產生了表達內源性 CD16 的高度純化的 iNK 或 CAR-iNK 細胞。

從單一幹細胞產生巨核細胞

研究小組發現CD34是其中之一⁺ HSPC 可產生多達 1,400 萬個 iNK 細胞或 760 萬個 CAR-iNK 細胞。研究人員估計，理論上，一個典型臍帶血單位的五分之一可以產生足夠的細胞用於數千甚至數萬次治療劑量。

另一個重大改進是 CAR 工程所需的病毒載體大幅減少。與修飾成熟 NK 細胞通常所需的量相比，此方法僅使用約 1/140,000（培養第 42 天）至約 1/600,000（培養第 49 天）的病毒載體。

白血病模型中的強力腫瘤殺滅作用

在實驗室測試中，iNK和CAR-iNK細胞表現出強大的腫瘤殺傷能力。在人類 B 細胞急性淋巴性白血病 (B-ALL) 的細胞系來源的異種移植 (CDX) 和患者來源的異種移植 (PDX) 小鼠模型中，CD19 CAR-iNK 細胞減少了腫瘤生長並提高了動物存活率。

研究人員表示，新方法不僅提高了iNK和CAR-iNK細胞的生產效率，也顯著降低了CAR工程成本。

這項工作得到了中華人民共和國科學技術部和國家自然科學基金委以及其他資金來源的支持。