【Science】“CAR-T之父”Carl June及团队再创佳绩！体内注射一次mRNA,即可产生治疗心脏损伤的CAR-T细胞

宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员最近进行的一项研究表明，一种实验性的免疫疗法可以通过单次注射mRNA ，暂时重组患者的免疫细胞以攻击特定靶标，这与基于mRNA的新冠病毒疫苗类似。

这项重磅的研究成果发布于1月6日的《Science》杂志上，发表了一篇题为“CAR T cells produced in vivo to treat cardiac injury”的文章。他们展示了一种新的方法，用mRNA制备，重新编程T细胞——一种强大的免疫细胞——来攻击心脏成纤维细胞。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm0594#

心力衰竭通常在一定程度上是由成纤维细胞引起的，心脏成纤维细胞可响应各种心肌损伤而被激活。在许多慢性心脏病中，这些成纤维细胞不能静止并分泌过多的细胞外基质。成纤维细胞对心脏损伤和炎症的反应是慢性过度产生纤维物质，使心肌变硬，损害心脏功能——这种情况被称为纤维化。纤维化既会使心肌变硬，也会对心肌细胞的健康和功能产生负面影响。尽管对活化的心脏成纤维细胞有深入的了解，但抗纤维化治疗药物的临床试验仅显示出有限的效果。在模拟心力衰竭的小鼠实验中，由重新编程的T细胞引起的心脏成纤维细胞的减少导致了纤维化的戏剧性逆转。

这项研究的研究人员包括有mRNA创新者、医学博士、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院疫苗研究罗伯茨家族教授Drew Weissman；宾夕法尼亚大学医学院的首席科学官、执行副院长和佩雷尔曼医学院的William Wikoff Smith心血管研究教授Jonathan A. Epstein；世界“CAR-T之父”、美国国家科学院院士、美国宾夕法尼亚大学终身教授Carl H. June等人。

“纤维化是许多严重疾病的基础，包括心力衰竭、肝脏疾病和肾衰竭，而这项技术可能被证明是一种可扩展的、负担得起的方式，以解决巨大的医疗负担。但最显著的进步是，设计T细胞用于特定临床应用的能力，而无需将它们从患者体内取出，”资深作者Jonathan A. Epstein医学博士说道。

此外，这些干预措施的目的是限制纤维化的进展，而不是在纤维化建立后改造纤维化。为了解决这个实质性的临床问题，研究人员最近证明了使用嵌合抗原受体（CAR）T细胞特异性消除活化的成纤维细胞作为心力衰竭的治疗方法。这项新技术是基于嵌合抗原受体(CAR) T细胞技术，到目前为止，这项技术需要采集患者的T细胞，并在实验室对其基因进行重新编程，以识别体内特定细胞类型的标记。这些特殊的靶向T细胞可以通过细胞培养技术繁殖，并重新注入患者体内攻击特定的细胞类型。第一种CAR-T细胞疗法是由宾夕法尼亚大学研究人员开发的，并于2017年被美国食品和药物管理局批准用于治疗某些白血病，后来又被批准用于由称为B细胞的免疫细胞引起的淋巴瘤。

虽然CAR-T细胞技术目前主要用于治疗癌症，但在许多其他无望的病例中取得了显著的成果，而且它的开发者长期以来一直设想将这种方法用于治疗其他疾病。事实上，Epstein及其同事在2019年的一项研究中表明，标准的CAR-T细胞方法可用于攻击过度活跃的心脏成纤维细胞，并在心力衰竭小鼠模型中恢复心脏功能。

然而，成纤维细胞的激活是许多组织中正常伤口愈合过程的一部分，持久的抗纤维化CAR-T细胞可能会在未来的损伤环境中造成风险。CAR-T细胞在基因上被重新编程，攻击成纤维细胞，可以在体内存活数月甚至数年，抑制成纤维细胞的数量，并在这段时间内损害伤口愈合。因此，研究人员利用核苷修饰的mRNA技术来开发一种短暂的抗纤维化CAR-T治疗。

通过电穿孔将mRNA直接导入T细胞已经被该团队和其他人成功地用于制造CAR-T细胞，然而，这个过程会带来巨大的成本和风险，并且需要大量的基础设施。因此，在这项新研究中，Epstein及其同事设计了一种更为临时和可控，程序更简单的CAR-T细胞疗法。他们设计了编码靶向活化成纤维细胞的T细胞受体的mRNA，并将mRNA封装在微小的、气泡状的脂质纳米颗粒（LNPs）中，可以在注射后在体内产生CAR-T细胞，从而避免从患者身上去除T细胞，这些纳米颗粒本身被覆盖在T细胞上的分子中。LNP-mRNA技术是最近COVID-19疫苗开发成功的基础，并为其他治疗策略带来了非凡的希望。有望解决CAR-T疗法成本高、时间长、工艺复杂的问题。比如前不久的“120万元打一针，就能让癌细胞消失”的事情，用的就是“CAR-T”疗法，是国内第一款利用人体内的免疫细胞来治疗肿瘤的方法。该弥漫性B大细胞瘤女性患者采用阿基仑赛注射液治疗两个月后，体内暂时没有癌细胞，症状完全得到了缓解，成为中国CAR-T细胞疗法第一个“吃螃蟹”的人。

在细胞摄取后不久，mRNA脱离核内体，释放到细胞质中，在那里mRNA在降解前被瞬时转录。靶向抗体可以修饰在LNPs表面，直接摄取(和mRNA表达)到特定的细胞类型。研究人员假设针对T淋巴细胞的LNP可以在体内传递足够的mRNA来产生功能性的CAR-T细胞。因为mRNA被限制在细胞质中，不能进行基因组整合，本质上不稳定并且在细胞分裂过程中稀释，这些CAR - T细胞将被设计成短暂的。

功能性的、基于mRNA的FAPCAR T细胞

研究合著者、宾夕法尼亚大学的罗伯茨家族疫苗研究教授Drew Weissman博士说：“标准的CAR-T细胞技术涉及在体外修改患者的T细胞，这种方法既昂贵又难以推广到常见疾病或在不太富裕的国家使用。在体内制造功能性CAR-T细胞极大地扩展了mRNA/LNP平台的前景。”

注射到小鼠体内后，被包裹的mRNA分子被T细胞吸收，并充当产生成纤维细胞靶向受体的模板，有效地重新编程T细胞以攻击活化的成纤维细胞。然而，这种重新编程是非常短暂的。mRNA不能整合到T细胞DNA中，只能在T细胞内存活几天，之后T细胞恢复正常，并且不再靶向成纤维细胞，不会再长时间抑制成纤维细胞并损害伤口愈合。

科学家们发现，尽管活动持续时间很短，但在模拟心力衰竭的小鼠体内注射这种mRNA成功地重新编程了大量的小鼠T细胞，导致动物心脏纤维化的显著减少，恢复了大部分正常的心脏大小和功能，并且在治疗后一周没有证据表明持续的抗成纤维细胞T细胞活性。

短暂的FAPCAR T细胞可以改善损伤后的心脏功能

研究人员正在继续测试这种基于mRNA的瞬时CAR-T细胞技术，希望最终能开始临床试验。

除了Epstein和Weissman，其他共同通讯作者是Capstan Therapeutics研究副总裁、宾夕法尼亚大学心脏病学副助理教授Haig Aghajanian博士；宾夕法尼亚大学医学研究助理教授Hamideh Parhiz博士。主要作者Joel Rurik是Epstein实验室的博士候选人。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://medicalxpress.com/news/2022-01-vaccine-like-mrna-car-cells-body.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。