专家点评Nat Biomed Eng | 王金勇团队开发脐血CD34干祖细胞诱导来源iNK/CAR-iNK工程化制备技术

点评 |刘兵（ 解放军总医院血液病医学部研究所 ）、 黄晓军（ 中国工程院院士 ）

自然杀伤（NK）细胞作为一种固有免疫细胞，针对衰老、病毒感染、癌变等异常细胞具有广谱免疫监视和清除功能。嵌合抗原受体（CAR）工程化的CAR-NK细胞，还获得类似CAR-T细胞的精准靶向杀伤功能，显著提升对特定抗原阳性细胞的清除效率。来自基础和临床的研究数据表明，NK/CAR-NK细胞副作用较小，但在持久疗效方面尚需优化增强，需要较高剂量多次输注弥补疗效短的问题。在适合用CAR-T细胞 疗法获益 的患者 人群 中，因为价格昂贵和 制备等待时间 等因素，只有低于10%的适用患者能够用上商业化的CAR-T产品。因此，开发 货架式（off-the-shelf） 、价廉的NK/CAR-NK细胞制剂，有望提高免疫细胞治疗的可及性 和 普及性，造福众多患者。

当前，临床使用的CAR-NK细胞主要通过工程化和扩增人体外周血或脐带血等组织来源的NK细胞。然而， 在成熟NK阶段进行 CAR等工程化 引入 高昂 成本，而且不能一劳永逸 。将CAR工程化操纵节点关口前移至造血干祖细胞（CD34 + HSPC）阶段，结合实验血液学和再生医学理论和技术将CD34 + HSPC增殖和 NK谱系 定向诱导分化，可以纯体外制备再生 来 源的 CAR-NK细胞。这种途径 有望大幅降低CAR工程化成本。然而，研究人员针对 这一路径的尝试长期受到NK诱导效率低、NK细胞成熟度低等问题困扰。

2025 年 10 月 7日， 中国科学院动物研究所、北京干细胞与再生医学研究院王金勇课题组 在Nature Biomedical Engineering杂志在线发表了题为Large-scale generation of iNK and CAR-iNK cells from CD34+hematopoietic stem and progenitor cells for adoptive immunotherapy的研究论文，开发了脐血CD34干祖细胞诱导来源iNK/CAR-iNK工程化的制备技术。

图一：脐带血来源iNK/CAR-iNK工程化制备技术

在本研究中 ， 科研人员整合了 造血干祖细胞CAR 工程化、大规模增殖和 NK 谱系定向诱导分化等系列技术 ，成功 建立了高效诱导脐带血 CD34 + HSPCs体外 产生iNK（induced NK） 细胞及 CD19 CAR-iNK 细胞的 工艺制备体系 。经过 42天的纯体外诱导， 实现了将单个CD34 + HSPC s 诱导 输出千万 级别的 i NK细胞或百万级别的CD19 CAR -iNK细胞。本方法由三个步骤组成（图一），第一步用AFT024细胞增殖 CD34 + HSPCs或转导 CD19 CAR的 CD34 + HSPCs （CD19 CAR-HSPCs），经过两轮共计14天的培养，可将CD34 + HSPCs或CD19 CAR-HSPCs保持CD34免疫表型当量细胞 扩增 一千倍左右，在扩增的 CD34 + HSPCs或 CD19 CAR- HSPC中， CD34 + 细胞比例超过60%（数据来源于三份脐带血样品）。第二步将扩增后的HSPCs或CD19 CAR-HSPCs与环境滋养细胞混合制备类器官，向NK细胞谱系定向诱导和分化成熟。本研究中，作者使用三份脐血扩增的50万个HSPCs或CD19 CAR-HSPCs分别制备了50个类器官，在诱导14天后，从这两组类型的类器官分别收获了超过一亿个CD45 + 细胞，诱导效率超过了200倍。第三步将收获的CD45 + 细胞进行NK成熟化和增殖。经过14天的诱导，HSPCs和CD19 CAR-HSPCs制备的50个类器官最终收获了超过50亿个iNK细胞，其中CD45 + CD56 + 细胞的比例超过了99%。CD16在iNK细胞或CD19 CAR-iNK细胞中的表达比例是37.4%-69.4%。表明本诱导方法获得的iNK细胞成熟程度高。CD19 CAR-HSPCs诱导的iNK细胞中，CD19 CAR的表达比例平均约60%，表明在HSPC阶段导入CAR切实可行，不会阻滞NK发育和成熟。经计算统计，单个CD34 + HSPCs诱导iNK细胞的效率超过了1000万倍，诱导CD19 CAR-iNK细胞效率超过了500万倍。值得注意的是，这些iNK细胞或CD19 CAR-iNK细胞继续培养7天后，可以进一步增殖，经过49天的诱导周期后，单个CD34 + HSPCs诱导iNK细胞的效率达到了八千万倍左右，诱导CD19 CAR-iNK细胞效率达到了三千万倍左右。通过本诱导工艺，理论上可将1/5当量的脐带血CD34 + HSPCs（约一百万个）可诱导获得超过一万亿个iNK细胞或CAR-iNK细胞。按照每剂次注射十亿到一百亿个细胞 计 算，可以注射760到83000剂次。更重要的是，该诱导方法大幅度节省了CD19 CAR工程化成本，CD34 + CAR HSPCs细胞诱导获得CD19 CAR-iNK细胞的病毒使用量是利用成熟NK细胞制备CD19 CAR-NK细胞的病毒使用量的1/140000（诱导42天）到1/600000（诱导49天）。在体内外抗肿瘤实验中，iNK细胞的肿瘤杀伤能力与同一份脐血扩增的成熟NK细胞相似。同样，CD19 CAR-iNK细胞的特异性杀伤能力与同一份脐血成熟NK细胞制备的CD19 CAR-UCB-NK细胞也相似。CD19 CAR-iNK细胞在CDX（人源肿瘤细胞系异种移植）模型和PDX（病人来源肿瘤异种移植）模型中均展现了良好的体内抗肿瘤能力，并显著延长肿瘤负荷鼠的生存期。

综上，本研究开发出将脐带血来源的造血干祖细胞高效诱导为iNK细胞或CAR-iNK细胞的制备工艺。相比之前传统方法，本方法可以显著提高iNK细胞或CAR-iNK细胞的诱导效率，并显著降低制备CAR-NK细胞的病毒使用量。

中国科学院动物研究所 器官再生与智造全国重点实验室、 北京干细胞与再生医学研究院王金勇研究员、张梦云副研究员和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）血液与健康全国重点实验室竺晓凡教授为该论文的共同通讯作者。北京干细胞与再生医学研究院胡房晓副研究员，中国科学院广州生物医药与健康研究院李剑焕博士、王瑶博士后，中国科学院动物研究所林云轻博士生和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）章婧嫽博士为该研究的共同第一作者。本研究的合作者还包括广东省人民医院杜欣教授和曾辉教授和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）血液与健康全国重点实验室董芳研究员和张英驰研究员。

专家点评

刘兵（ 解放军总医院血液病医学部研究所 ， 所长 ）

王金勇教授团队在脐血来源iNK/CAR-iNK细胞规模化制备方面取得了重要进展，该研究在技术路线设计、资源转化与临床适配性方面均体现出高度创新性，具有多方面的科学价值与影响力。

首先，该研究实现了脐血库资源从“备份”到“产能”的升级。通过建立高效的三步法培养体系（HSPC扩增–类器官诱导–袋式扩增），成功实现单份脐血产出万亿级NK或CAR-iNK细胞。这一成果不仅为“现货型”免疫细胞治疗提供了可规模化的细胞来源，也将传统脐血库从“生物备份”角色拓展为“药物源泉”，显示出明确的转化路径与应用潜力。

其次，该研究为HSPC工程化与定向分化提供了可行路径。研究团队于CD34⁺ HSPC阶段完成CAR转导，解决了传统成熟细胞修饰所带来的高成本与功能损耗问题；并通过优化类器官共培养体系，提升了NK细胞诱导的纯度与产量。该策略为基于HSPC的其他免疫细胞亚型分化与基因修饰提供了可借鉴的技术框架。

此外，该研究还洐生出若干关键技术与科学问题。例如，现有鼠源基质细胞（如AFT024/OP9）能否用人源细胞替代，以增强临床相容性；从信号网络、转录程序及表观调控层面，继续深化NK命运决定的机制研究，以提高分化精准度与效能。同时，该平台技术为探索多重免疫细胞联合生产提供了可能：通过表面标志物区分异质性HSPC亚群，并匹配特定谱系诱导体系，有望同步获得多类免疫细胞，以进一步提升单份脐血的利用效率。

总体而言，该研究成果不仅在技术上实现了重要优化，也为脐血资源利用和免疫细胞再生提供了新思路，为基于HSPCs的通用型免疫治疗产品开发奠定了坚实基础，具有积极的临床转化前景和科研推动价值。

专家点评

黄晓军（ 中国工程院院士 ， 北京大学血液病研究所所长 ）

中国科学院王金勇教授和合作团队发表的研究工作突破了规模化制备廉价、通用、货架式CAR-NK的瓶颈技术 ， 在学术创新与临床转化两方面均展现出重大突破价值，具有深远的科学意义和产业影响。

在学术价值上，该研究聚焦NK细胞治疗核心瓶颈，建立 “ 三步法 ” 策略，显著提升 CAR工程化NK细胞产量，且所获iNK细胞表型和功能与天然NK细胞高度相似。研究将 CAR 工程化操作前移至干祖细胞阶段，既保证NK细胞正常分化，又将病毒载体用量降至传统方法数十万分之一，大幅降低生产成本与工艺复杂度，为干细胞定向分化及工程化改造提供全新范式，是对细胞编程与再生医学技术体系的重要补充升级。

在临床与转化方面，本研究响应了普惠性细胞药物的迫切需求，具有里程碑式的现实意义。团队建立可规模化扩增、成本可控的 “ 现货型 ” iNK/CAR-iNK细胞制备工艺，突破细胞治疗剂量高、成本贵的核心瓶颈。研究证实该细胞在白血病、淋巴瘤及实体瘤模型中具显著杀瘤活性，冻存后活性稳定，为建立细胞库及临床分发成品制剂奠定基础 。

总之，王金勇教授团队的这项工作突破传统终末细胞基因修饰策略，转而溯源至干祖细胞层面，利用其内在增殖与分化潜能实现“源头工程化”，为开发通用型、低成本细胞药物奠定了坚实基础，不仅拓展了免疫治疗的理论边界，更有望推动整个行业向标准化、规模化与普惠化方向转型。

https://www.nature.com/articles/s41551-025-01522-5

制版人： 十一

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