盡管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(chǎn)所需的復(fù)雜程序和費用是其廣泛應(yīng)用的主要障礙。
傳統(tǒng)CAR-T細胞療法制造往往需要一系列步驟，包括：1）通過白細胞分離術(shù)收集患者T細胞，并運送到制造中心；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(chǎn)細胞的質(zhì)量控制；4）將的CAR-T細胞產(chǎn)品運送到醫(yī)院，并重新輸注到患者體內(nèi)。整個制造過程可能花費50萬美元左右，需要幾周時間。這種延遲是有問題的，因為許多癌癥的侵襲性，可能沒有足夠的時間來完成生產(chǎn)。此外，廣泛的體外培養(yǎng)與T細胞分化有關(guān)，這會損害CAR-T細胞在體內(nèi)的植入和持久性，從而損害其效力。
同種異體“現(xiàn)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(jié)構(gòu)，以完全在體內(nèi)生產(chǎn)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(shè)計。后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(fēng)險等問題。由于這些局限性，以較少的體外操作原位生成CAR-T細胞仍具吸引力。與同種異體CAR-T細胞產(chǎn)品相比，這種方法將避免廣泛體外培養(yǎng)，防止CAR-T細胞在給藥前的終末分化，并推動自體T細胞的使用。
3月24日，北卡羅來納州立大學(xué)和北卡羅來納大學(xué)教堂山分校的研究人員在 Nature Biotechnology上發(fā)表了他們的新研究。他們開發(fā)出了一種用于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(nèi)快速生產(chǎn)和釋放CAR-T 細胞，并將制造時間縮短到1天。小鼠淋巴瘤異種移植模型研究顯示：體內(nèi)產(chǎn)生的CAR-T細胞進入血液循環(huán)并控制遠端腫瘤生長，展現(xiàn)出比傳統(tǒng) CAR-T更強的持久性。
傳統(tǒng)CAR-T細胞治療（左 ，2-4周的過程）與快速MASTER介導(dǎo)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批準的非免疫原性材料，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(nèi)分離出T細胞，并將這些初始（未激活）的T細胞與工程病毒混合。然后將這種混合物倒在MASTER上。MASTER由激活T細胞的抗體修飾，吸收混合物后，細胞激活過程幾乎立即開始。與此同時，MASTER通過手術(shù)被植入目標體內(nèi)。
植入后，細胞激活過程繼續(xù)進行。隨著T細胞被激活，它們開始對修飾過的病毒產(chǎn)生反應(yīng)，這些病毒將它們重新編程為CAR-T細胞?！癕ASTER的大孔隙和海綿狀性質(zhì)使病毒和細胞緊密結(jié)合，這有助于細胞基因重編程?！蔽恼伦髡逷ritha Agarwalla說道。
MASTER材料中還含有可以促進細胞增殖的白細胞介素。植入后，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(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。（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臺的抗癌能力。實驗結(jié)果顯示，在接受未經(jīng)修飾的細胞的小鼠體內(nèi)，腫瘤快速生長，而接受皮下MASTER植入或傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的CAR-T細胞相比，MASTER生成的CAR-T細胞在血液系統(tǒng)中的計數(shù)要高得多。這可能是因為體外操作較少，基于MASTER的CAR-T細胞似乎更健康， 它們的持續(xù)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(zhàn)。他們發(fā)現(xiàn)，接受MASTER治療的小鼠在長達30天的時間里沒有腫瘤，而靜脈注射傳統(tǒng)CAR-T細胞組小鼠的腫瘤在兩周內(nèi)顯著增長（下圖）。
來源：Nature Biotechnology
更重要的是，這種MASTER技術(shù)使細胞分化程度降低，從而產(chǎn)生更好的抗癌效果。如上文提及的，大量的細胞體外培養(yǎng)時間與進行性T細胞分化有關(guān)。基于MASTER的CAR-T細胞表現(xiàn)出更少的耗竭。
總的來說，該研究證明MASTER提供了一種模塊化的平臺技術(shù)，可用于對其他免疫細胞進行重新編程或遞送免疫調(diào)節(jié)因子以協(xié)同支持細胞功能。除了在癌癥治療方面的潛力之外，MASTER技術(shù)還可能激發(fā)一些利用治療性細胞重新編程和釋放能力的新療法。
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