癌癥嚴重危害人民的生命健康，嵌合抗原受體T 細胞（CAR-T）免疫療法是最具前景的腫瘤療法之一，被譽為“癌癥治療的第四次革命”。細胞轉染是CAR-T細胞治療的關鍵技術，通過基因轉導的方法轉染患者的T細胞,表達嵌合抗原受體,使得患者的T細胞被“重編碼”后,能夠特異性識別腫瘤細胞，從而進行選擇性殺傷，細胞轉染直接影響了CAR-T的療效和安全性。

近日，中國科學院深圳先進技術研究院孟龍研究員等與美國杜克大學Tony Jun Huang教授合作，在Science子刊Science Advances上發(fā)表了題為“Acoustothermal transfection for cell therapy”的研究成果，并登上了該期雜志的封面。該研究創(chuàng)新地提出了利用高能量密度聲鑷誘發(fā)細胞產(chǎn)生可控的微米量級形變，提高細胞膜通透性，實現(xiàn)了對原代免疫細胞、干細胞的高效、高通量轉染，為細胞免疫治療、基因治療提供了革新手段。

文章上線截圖

聲鑷技術是利用梯度聲場產(chǎn)生的力學效應對聲場中的顆粒進行捕獲、移動、搬運等操作。該研究通過聲場的調制，提高了聲場的能量密度，產(chǎn)生了納牛量級的超聲輻射力，在聲鑷操控細胞空間運動的基礎上，實現(xiàn)了誘發(fā)細胞產(chǎn)生微米級形變，拓展了聲鑷技術的應用。該方法可提高細胞膜的流動性，在細胞膜表面產(chǎn)生可修復微孔，從而有效提高細胞膜的通透性，實現(xiàn)了對原代免疫T細胞、間充質干細胞進行高效轉染。而且，該方法可轉染大分子量質粒，可對間充質干細胞同時轉染CXCR4和BDNF兩種質粒，轉染效率達89%。流式細胞儀和基因測序結果表明，利用方法轉染后的細胞活性約83.9%，保證了細胞轉染的安全性。

圖：聲鑷轉染技術原理及超聲對間充質干細胞轉染多質粒結果。

對于轉染技術而言，不僅要保證細胞的活性，轉染細胞表達目的基因的功能更為重要。該研究建立了缺血性腦卒中模型小鼠，利用聲鑷轉染技術使間充質干細胞成功地表達了趨化因子受體CXCR4，并發(fā)現(xiàn)轉染后間充質干細胞能夠有效富集于腦缺血引起的炎癥區(qū)域。而且，富集后的間充質干細胞能夠釋放腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，顯著減小腦梗死體積。在體實驗證實了聲鑷轉染技術不僅可表達目的基因的功能，而且不會影響細胞原有的生物功能，這將為CAR-T細胞治療提供全新轉染工具，對于優(yōu)化CAR的設計和提高CAR-T的療效具有重要意義。

圖：超聲轉染MSC后可有效富集腦缺血位置，縮小缺血性腦卒中模型小鼠腦梗死體積。

中國科學院深圳先進技術研究院的鄭海榮院士、孟龍研究員、杜克大學的Tony Jun Huang教授為本文的通訊作者，劉秀芳博士、榮寧博士為文章的第一作者，中國科學院深圳先進技術研究院為論文第一單位。該研究獲得了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金等項目的支持。