醫藥魔方 - 比傳統CAR-T更快更有效更便宜！MASTER值得期待

儘管CAR-T細胞療法在治療人類惡性腫瘤方面具有革命性的潛力，但臨床級CAR-T細胞生產所需的複雜程序和費用是其廣泛應用的主要障礙。

傳統CAR-T細胞療法製造往往需要一系列步驟，包括：1）通過白細胞分離術收集患者T細胞，並運送到製造中心；2）在GMP條件下，使用病毒載體激活、擴增和工程化T細胞；3）生產細胞的質量控制；4）將最終的CAR-T細胞產品運送到醫院，並重新輸注到患者體內。整個製造過程可能花費50萬美元左右，需要幾周時間。這種延遲是有問題的，因為許多癌症的侵襲性，可能沒有足夠的時間來完成生產。此外，廣泛的體外培養與T細胞分化有關，這會損害CAR-T細胞在體內的植入和持久性，從而損害其效力。

同種異體「現貨型」CAR-T療法是一種有吸引力的替代方法。此外，通過全身給藥編碼CAR的納米載體和病毒結構，以完全在體內生產CAR-T也在積極探索中。然而，前者為了防止移植物抗宿主病，還需要額外的工程設計。後者則存在全身給藥載體血漿半衰期短，以及非特異性靶向載體存在脫靶風險等問題。由於這些局限性，以最少的體外操作原位生成CAR-T細胞仍極具吸引力。與同種異體CAR-T細胞產品相比，這種方法將避免廣泛體外培養，防止CAR-T細胞在給藥前的終末分化，並推動自體T細胞的使用。

3月24日，北卡羅來納州立大學和北卡羅來納大學教堂山分校的研究人員在 Nature Biotechnology上發表了他們的最新研究。他們開發出了一種用於T 細胞修飾和釋放的多功能藻酸鹽支架（Multifunctional Alginate Scaffold for T Cell Engineering and Release,MASTER）皮下植入物，能夠在體內快速生產和釋放CAR-T 細胞，並將製造時間縮短到1天。小鼠淋巴瘤異種移植模型研究顯示：體內產生的CAR-T細胞進入血液循環並控制遠端腫瘤生長，展現出比傳統 CAR-T更強的持久性。

傳統CAR-T細胞治療（左，2-4周的過程）與快速MASTER介導的CAR-T細胞生成和治療（右，<1天的過程）。（來源：Nature Biotechnology）

MASTER是一種生物相容的海綿狀材料，使用FDA批准的非免疫原性材料，外觀和手感都像迷你棉花糖。治療時，研究人員先從患者體內分離出T細胞，並將這些初始（未激活）的T細胞與工程病毒混合。然後將這種混合物倒在MASTER上。MASTER由激活T細胞的抗體修飾，吸收混合物後，細胞激活過程幾乎立即開始。與此同時，MASTER通過手術被植入目標體內。

植入後，細胞激活過程繼續進行。隨着T細胞被激活，它們開始對修飾過的病毒產生反應，這些病毒將它們重新編程為CAR-T細胞。「MASTER的大孔隙和海綿狀性質使病毒和細胞緊密結合，這有助於細胞基因重編程。」文章第一作者Pritha Agarwalla說道。

MASTER材料中還含有可以促進細胞增殖的白細胞介素。植入後，這些白介素開始滲出，促進CAR-T細胞的快速增殖。

MASTER促進原代人類T細胞的激活和逆轉錄病毒介導的轉導。（來源：Nature Biotechnology）

研究人員在攜帶淋巴瘤異種移植物的小鼠身上測試了該平台的抗癌能力。實驗結果顯示，在接受未經修飾的細胞的小鼠體內，腫瘤快速生長，而接受皮下MASTER植入或傳統CAR-T細胞的小鼠腫瘤生長被抑制，且沒有明顯的安全問題。但在100天時，接受400萬傳統CAR-T細胞輸注的組中，只有16.6%的動物存活且無腫瘤。相比之下，植入含有200萬個免疫細胞的MASTER可將無瘤生存率提高到50%（下圖e）。

來源：Nature Biotechnology

進一步的分析表明，在研究期間，與傳統的CAR-T細胞相比，MASTER生成的CAR-T細胞在血液系統中的計數要高得多。這可能是因為體外操作較少，基於MASTER的CAR-T細胞似乎更健康，它們的持續性更好。在另一項實驗中，研究人員用額外劑量的腫瘤細胞對實驗動物進行再挑戰。他們發現，接受MASTER治療的小鼠在長達30天的時間裡沒有腫瘤，而靜脈注射傳統CAR-T細胞組小鼠的腫瘤在兩周內顯著增長（下圖）。

來源：Nature Biotechnology

更重要的是，這種MASTER技術使細胞分化程度降低，從而產生更好的抗癌效果。如上文提及的，大量的細胞體外培養時間與進行性T細胞分化有關。基於MASTER的CAR-T細胞表現出更少的耗竭。

文章通訊作者Yevgeny Brudno說：「MASTER技術在血液瘤（如淋巴瘤）方面非常有前景，但我們特別渴望看到MASTER如何對抗胰腺癌和腦瘤等實體瘤。我們正在與一個行業夥伴合作，將這項技術商業化。但在它進入臨床應用之前還有很多工作要做，在開始探索臨床試驗之前，有必要進一步在動物模型中確定這項技術的安全性和穩健性。」

雖然無法估計如果MASTER最終被批准用於臨床，其治療成本可能是多少，但Brudno樂觀地表示：「它將比現有的CAR-T治療方案便宜得多。」

總的來說，該研究證明MASTER提供了一種模塊化的平台技術，可用於對其他免疫細胞進行重新編程或遞送免疫調節因子以協同支持細胞功能。除了在癌症治療方面的潛力之外，MASTER技術還可能激發一些利用治療性細胞重新編程和釋放能力的新療法。

參考資料：

1#Producing faster CAR-T cell therapyinside the body with a spongelike implant（來源：FIERCE Biotech）

2#Pritha Agarwalla et al. Bioinstructiveimplantable scaffolds for rapid in vivo manufacture and release of CAR-T cells. Nature Biotechnology. 2022.