近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦課題組在Molecular?Therapy- Methods & Clinical Development期刊發(fā)表了題為“Large-scale generation of IL-12 secreting macrophages from human pluripotent stem cells for cancer therapy”的文章。該研究提供了一種大規(guī)模生產(chǎn)用于實(shí)體瘤治療的基因工程化巨噬細(xì)胞（GEMs）策略，并開發(fā)了一種功能增強(qiáng)型抗腫瘤GEMs，為GEMs的研發(fā)和應(yīng)用提供了新的思路。

巨噬細(xì)胞可以被募集并駐留在腫瘤微環(huán)境(TME)中，在腫瘤發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮重要作用。與T細(xì)胞、NK細(xì)胞等其他免疫細(xì)胞相比，巨噬細(xì)胞具有更好的腫瘤浸潤(rùn)能力，近年來(lái)其在實(shí)體瘤治療中引起廣泛的關(guān)注。TME存在多種免疫抑制機(jī)制，因此，GEMs已成為調(diào)節(jié)TME，治療癌癥的一種新型策略，旨在改善TME免疫環(huán)境。然而，巨噬細(xì)胞來(lái)源受限和基因修飾操作難等問(wèn)題限制了巨噬細(xì)胞療法廣泛應(yīng)用。因此，開發(fā)更有效的方法來(lái)克服這些限制對(duì)于GEMs治療實(shí)體瘤至關(guān)重要。

該研究利用人多能干細(xì)胞（hPSCs）定向體外誘導(dǎo)分化產(chǎn)生成熟巨噬細(xì)胞（iMacs），從1個(gè)T150培養(yǎng)瓶10⁶個(gè)hPSCs開始，1個(gè)月內(nèi)可產(chǎn)生10⁹個(gè)以上的成熟巨噬細(xì)胞，從而克服細(xì)胞來(lái)源的局限性。研究者利用hPSCs無(wú)限自我更新的特性，通過(guò)基因編輯將IL12的基因靶向整合到hPSCs的特異性安全位點(diǎn)上，隨后通過(guò)上述分化體系產(chǎn)生穩(wěn)定分泌IL12的GEMs（iMac_IL12)。iMacs及iMacs_IL12表達(dá)巨噬細(xì)胞相關(guān)標(biāo)識(shí)物，具有典型的巨噬細(xì)胞特性，如吞噬和極化，在轉(zhuǎn)錄組水平與人外周血單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞相似。白細(xì)胞介素12（IL12）通過(guò)刺激NK細(xì)胞和T細(xì)胞來(lái)促進(jìn)免疫，具有改善TME的極大潛力。但是IL12的半衰期短，且系統(tǒng)給藥副作用較大。研究者發(fā)現(xiàn)通過(guò)靜脈移植，iMacs_IL12可以在小鼠體內(nèi)被招募并穩(wěn)定駐留在實(shí)體瘤組織中，降低其副作用。

接下來(lái)，研究者發(fā)現(xiàn)iMacs_IL12可以誘導(dǎo)PBMCs產(chǎn)生大量IFN-γ以增強(qiáng)免疫。在體外及體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，iMacs_IL12對(duì)CD8+T細(xì)胞的維持、增殖和激活均具有積極作用，并且可以抑制T細(xì)胞的耗竭。除此之外，iMac_IL12顯著促進(jìn)T細(xì)胞對(duì)宮頸癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤和肺癌等腫瘤細(xì)胞系的殺傷。在小鼠CDX模型中，iMac_IL12聯(lián)合T細(xì)胞可以顯著抑制小鼠的腫瘤生長(zhǎng)并延長(zhǎng)生存周期，并在小鼠腫瘤轉(zhuǎn)移模型中同樣可以顯著降低腫瘤負(fù)荷，延長(zhǎng)生存周期，并減少腫瘤細(xì)胞向主要臟器轉(zhuǎn)移。

綜上，本研究分化的iMacs可以克服巨噬細(xì)胞產(chǎn)品臨床應(yīng)用面臨的來(lái)源障礙，避免了巨噬細(xì)胞在基因編輯和病毒整合中的安全性和低效性等問(wèn)題。該GEMs顯示出T細(xì)胞依賴的強(qiáng)抗腫瘤作用，可以顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)和系統(tǒng)性轉(zhuǎn)移，提高癌癥存活率。

中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院博士后康保強(qiáng)為該論文的第一作者，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦研究員、朱艷玲副研究員為該論文的通訊作者。該研究成果得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目、廣州市重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

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人多能干細(xì)胞來(lái)源的分泌IL12巨噬細(xì)胞抗腫瘤示意圖