【Nature子刊】淋巴结T细胞基因编辑：香港城市大学史鹏团队为癌症免疫治疗带来新希望！

2024年11月25日，香港城市大学生物医学工程学系史鹏教授团队在期刊《Nature Communications》上发表了题为“In vivo gene editing of T-cells in lymph nodes for enhanced cancer immunotherapy”的研究论文。团队利用基于导电水凝胶的电穿孔系统，将程序性细胞死亡蛋白1（PD1）靶向CRISPR-Cas9 DNA直接核转染到淋巴结内的T细胞中，随后在不同的黑色素瘤小鼠模型中产生PD1缺陷的T细胞，以对抗肿瘤的生长、转移和复发。团队进行体内基因编辑后，小鼠的细胞和体液免疫反应增强，浸润实体瘤的效应T细胞增加了数倍，从而防止了肿瘤复发并延长了生存期。

https://www.nature.com/articles/s41467-024-54292-0

关于癌症免疫疗法

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近年来，癌症免疫疗法利用免疫系统的潜能作为癌症的一种治疗方式，显示出巨大的前景。在不同的免疫疗法技术路线中，ICB可产生持久的临床反应，并已被部分长期缓解的癌症患者所证实。与临床上最常用的铂类或紫杉醇类化疗药物相比，ICB延长了患者的生存期并提高了治疗效果。在治疗难治性癌症病例时，ICB疗法的毒性也低于这些传统化疗药物，因此，ICB疗法在改善患者生存期之外的生活质量方面也很有吸引力。

在这项研究中，团队开发了一种体内基因编辑策略，用于改善ICB癌症治疗。即使是接受手术切除原发肿瘤但仍有较高转移潜力的小鼠，基因编辑也能增强ICB的治疗效果，将其生存期延长数倍，并在一些小鼠中几乎实现了完全缓解。研究结果显示出了利用体内基因编辑，治疗更复杂疾病的前景。

预防手术后肿瘤复发

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团队发现PD1-CRISPR-Ele小鼠仅表现出轻微的肿瘤复发，80%的小鼠没有发现肿瘤复发。相比之下，用10倍剂量（100μg）的相同DNA进行IM-DNA注射治疗的对照组小鼠仅表现出轻微的延缓，但仍有明显的肿瘤复发；如果CRISPR DNA通过扩散而不是电穿孔（PD1-CRISPR-Diff）的方式局部输送到淋巴结，则几乎观察不到预防肿瘤复发的效果。在整个40天的实验期间，80%的PD1-CRISPR-Ele小鼠存活下来，体重没有明显下降；而不同对照组的动物没有一只存活超过第35天。与抗肿瘤复发效果一致的是，细胞因子的分泌水平，包括IFN-γ和TNF-α，均显著升高，这证实了PD1-CRISPR-Ele治疗诱导了有效的体液免疫应答。

 局部体内基因编辑，可减少B16F10黑色素瘤在手术床上的复发。

限制转移性继发性肿瘤生长

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与不同对照组的小鼠相比，接受PD1-CRISPR-Ele治疗的小鼠肿瘤复发率最低，存活率显著提高，表现出更优越的预后效果。该组小鼠的生存期延长了数倍，1/3的小鼠在70多天后牺牲，癌症相关症状几乎完全缓解。在PD1-CRISPR-Ele小鼠提取的肿瘤组织中观察到CD8、CD3和CD4细胞明显增加。同时，表达GrzB的CD8细胞比例也显著增加。除了CTLs在肿瘤组织中更高更有效的浸润外，实验小鼠中调节性T细胞（Treg，CD3CD4Foxp3）的比例也大幅下降。这些结果表明，淋巴结局部基因编辑是在体内产生工程化PD1缺陷T细胞，改善基于ICB的癌症治疗的有效方法。

局部体内基因编辑，可有效抑制术后复发。

总结

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1.  技术优势：该方法提供了一种在体内制造工程T细胞的可行且高效的方式，避免了传统基因递送技术的随机性、制造复杂性和副作用。

2. 安全性和生物相容性：使用的水凝胶电极（hWE）由广泛使用的医疗材料制成，具有较低的杨氏模量，与人体软组织相似，减少了刺激性和生物相容性问题。

3. 提高治疗特异性：通过CRISPR-Cas9基因编辑工具和适当的引导序列，确保只影响表达PD1的T细胞，减少了脱靶风险。

4. 简化治疗过程：体内T细胞工程方法绕过了体外细胞工程的不确定性，简化了治疗过程，包括消除了从患者身上采集细胞的不适体验。

5. 快速治疗：微创操作对T细胞进行电穿孔，实现了高核感染效率，整个操作过程可在约20分钟内完成。

6. 成本效益：与传统的ICB疗法相比，该方法具有成本效益，因为它避免了长期用药的需求和相关的副作用。

7. 广泛的应用前景：该体内T细胞工程方法不仅适用于PD1-CRISPR-Cas9 DNA，还可以与其他类型的疗法兼容，如癌症特异性TCR转基因和CAR-T细胞疗法，以及多重基因组编辑。

8. 可扩展性：该技术不仅限于淋巴结组织，还可以定制用于其他器官系统的细胞工程，为多种疾病的治疗提供了新的可能性。

参考资料：

1.Wang, C. et al. In situ activation of platelets with checkpoint inhibitors for post-surgical cancer immunotherapy. Nat. Biomed. Eng. 1, 0011 (2017).

2.Conniot, J. et al. Immunization with mannosylated nanovaccines and inhibition of the immune-suppressing microenvironment sensitizes melanoma to immune checkpoint modulators. Nat. Nanotechnol. 14, 891–901 (2019).