Cell子刊：程涛/王建祥/李昕团队开发提高CAR-巨噬细胞疗法抗癌效果的新方法

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

CAR-T细胞疗法为血液系统恶性肿瘤的治疗带来了巨大进展。然而，该方法在实体瘤中的应用受到肿瘤特异性抗原缺乏、T细胞转运和浸润效率低下以及免疫抑制性肿瘤微环境（TME）等问题的限制。与T细胞不同，巨噬细胞（Macrophage）可以不受主要组织相容性复合体（MHC）的限制而吞噬和杀伤肿瘤细胞，并可以广泛招募浸润TME。此外，巨噬细胞表现出表型和功能的可塑性，使其能够在免疫抑制性微环境中生存。

巨噬细胞作为抗原提呈细胞，也可通过提呈抗原激活T细胞，激活适应性免疫反应，增强抗肿瘤效应。在安全性方面，巨噬细胞在循环中的时间有限，发生移植物抗宿主病（GvHD）的风险较低，且非肿瘤毒性较低。因此，巨噬细胞具有开发为嵌合抗原受体巨噬细胞疗法（CAR-M）的潜力，从而作为一种抗肿瘤免疫细胞疗法。

近日，中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）程涛教授、王建祥教授、中山大学李昕教授等在 Cell 子刊Cell Stem Cell上发表了题为：Activating innate immune responses repolarizes hPSC-derived CAR macrophages to improve anti-tumor activity 的研究论文。

该研究开发了一种高效的单层细胞培养系统，可在3周内从单个人多能干细胞（hPSC）生成约6000个巨噬细胞，在此基础上构建的hPSC来源的CAR-巨噬细胞（hPSC-CAR-M）具有稳定CAR表达和有效体外杀肿瘤活性。使用干扰素-γ和单磷酰脂质A来激活先天免疫反应，可使hPSC-CAR-M重新极化为抗肿瘤巨噬细胞。此外，hPSC-CAR-M还会激活T细胞，进一步增强在体内的抗肿瘤作用。该研究提供了一种可行的方法，可显著改善hPSC-CAR-M的生产和功能，以支持其转化为临床应用。

通过基因编辑在体外/体内或在局部从小鼠巨噬细胞中生成CAR-M，这一过程已被证明可以增强吞噬和抗肿瘤活性。在人类中，CAR-M通常由从外周血（PB）中分离的原代细胞产生。然而，原代巨噬细胞来源有限，且在培养过程中逐渐耗竭，这阻碍了体外扩增，为原代细胞来源的CAR-M在临床上的大规模应用带来了重大挑战。

与原代巨噬细胞相比，人多能干细胞（hPSC），包括人胚胎干细胞（hESC）和人诱导多能干细胞（hiPSC），具有自我更新和多能分化潜能，理论上可以无限生成巨噬细胞。此外，hPSC是扩大免疫相容性和增强抗肿瘤功能的基因组编辑靶点。

已有一些研究描述了在体外成功诱导hPSC分化为巨噬细胞的方法。但该过程耗时长，且效率普遍较低。此外，所生成的人多能干细胞来源的CAR-M（hPSC-CAR-M）抗肿瘤效果有限。巨噬细胞发挥抗肿瘤作用取决于其极化状态。促炎的M1型巨噬细胞具有抗肿瘤作用，而抗炎的M2型巨噬细胞则促进肿瘤进展。在肿瘤微环境（TME）中，巨噬细胞通常表现出抗炎的M2型巨噬细胞亚型的特征，促进肿瘤的生长和转移。靶向免疫代谢、表观遗传修饰以及Toll样受体（TLR）激动剂等策略已被证明能够激活固有免疫反应，将免疫抑制性巨噬细胞重编程为促炎性巨噬细胞，以杀死癌细胞并支持细胞毒性T细胞。

在这项研究中，研究团队开发出一种高效的单层培养系统，可以在3周内从单个人多能干细胞（hPSC）中产生约6000个巨噬细胞。基于CAR结构筛选，研究团队在体外生成了具有稳定CAR表达和强效肿瘤杀伤活性的hPSC-CAR-M。

为了克服hPSC-CAR-M在体内的肿瘤杀伤活性的丧失，研究团队使用干扰素-γ和单磷酰脂质A（TLR4激动剂）激活固有免疫反应，使hPSC-CAR-M重新定向为肿瘤杀伤性巨噬细胞。此外，通过hPSC-CAR-M激活T细胞，该研究证明了激活协同固有的适应性免疫反应可以进一步增强hPSC-CAR-M在体内的抗肿瘤效果。

总的来说，该研究研究提供了可行的方法，能够显著提高人多能干细胞来源的CAR-巨噬细胞（hPSC-CAR-M）的生产及其功能，为将其应用于临床治疗奠定了基础。

论文链接：

https://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(24)00139-5