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zenCELL owl用于过继性免疫疗法相关巨噬细胞一步构建的体外评估

 

过继性免疫疗法(adoptive cell therapy, ACT)是采集自体或异体的免疫效应细胞(如T细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞NK),在体外经工程化改造和扩增等处理后再重新回输到患者体内,以达到靶向识别并杀死癌细胞的治疗方法。现有临床结果表明,ACT疗法在血液瘤治疗中表现优秀。然而实体瘤的免疫屏障和极为复杂的肿瘤异质性(空间和时间),单靶点工程改造的ACT疗法效果非常有限。考虑到免疫效应细胞的体外工程化改造是ACT疗法的关键步骤,需要设计两种或两种以上类型的细胞靶标,在效应细胞上配备多种功能,增强ACT的疗效。由于一个细胞中靶标的空间分布不同,目前的细胞工程技术无法在一步内将这些功能赋予效应细胞,即多功能效应细胞的构建需要整合不同的细胞工程技术,是一个繁琐的分步过程,极大地增加了疗法成本和复杂性,阻碍了其临床转化。因此,我们迫切需要一种精细的细胞工程技术,能够在单个过程中对不同亚细胞水平的多个靶标进行同步工程化改造,以增强针对肿瘤的ACT疗效。

中山大学附属第三医院纳米医学中心生物材料与转化医学实验室,郑春雄研究团队受到膜融合这一基本的生物学过程启发,开发了一种简单的多路复用细胞工程技术,通过膜融合方式重塑两个空间异质的细胞靶标,以简单一步法赋予免疫效应细胞两种功能。相关研究成果以“Anti–phagocytosis-blocking repolarization-resistant membrane-fusogenic liposome (ARMFUL) for adoptive cell immunotherapy”为题于2023年8月发表在《SCIENCE ADVANCES》杂志上。

已有临床研究表明,用于肿瘤治疗的非工程化M1巨噬细胞,在过继转移受到两个关键因素的阻碍:(i)抗吞噬分子(如CD47)在肿瘤细胞表面过表达,在肿瘤环境中抵抗吞噬作用;(ii)细胞因子(如巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF),白细胞介素-4(IL-4)和IL-13),将M1巨噬细胞重新极化为促进肿瘤的M2表型。因此,该文设计了一种抗吞噬阻断复极化抗性膜梭形脂质体(anti–phagocytosis-blocking repolarization-resistant membrane-fusogenic liposome,ARMGFUL),该脂质体与M1表型的巨噬细胞膜融合,形成 ARMFUL 工程化的 M1 巨噬细胞ARMFUL/M1,既能有效吞噬肿瘤细胞,又能有力地维持肿瘤环境中的抗肿瘤M1表型。ARMFUL/M1将抗CD47(aCD47)修饰的脂质壳插入细胞表面,同时将M-CSF受体抑制剂BLZ945递送到细胞质中。表面偶联的aCD47通过阻断肿瘤细胞的CD47来增强巨噬细胞对肿瘤的吞噬作用,位于细胞质的BLZ945通过灭活细胞内M2极化信号通路,促使其在免疫抑制微环境中对M2表型产生极化抵抗力。

本研究中,德国innoME公司的zenCELL owl活细胞动态成像及分析系统,用来监测M1巨噬细胞与癌细胞共培养时对癌细胞的吞噬动态过程,并提供相应的图片、视频和数据,对工程化改造的巨噬细胞ARMFUL/M1的吞噬能力进行体外评估。如视频1和2所示,在共培养体系中,巨噬细胞(圆形)识别、追逐和啃噬单个癌细胞(梭形)。ARMFUL/M1组的吞噬细胞簇(巨噬细胞攻击单个癌细胞)数量明显高于其他组(视频1),吞噬细胞簇的数量在10小时处达到峰值(图1右图)。这些评估结果表明,ARMFUL/M1对癌细胞的吞噬能力明显增强,比非工程化巨噬细胞强数倍。

 

 

视频1 M1巨噬细胞对癌细胞的吞噬过程

视频2 ARMFUL/M1巨噬细胞对癌细胞的吞噬过程

图1 ARMFUL/M1抗肿瘤疗效的体外评价。左图为巨噬细胞分别在0、20和30小时的吞噬癌细胞的图像,右图为通过zenCELL owl获取图片结果定量的吞噬细胞簇曲线

本文提出的膜融合介导的细胞工程技术,使用ARMFUL同步设计具有多种功能的M1表型巨噬细胞,步骤简单,利于临床转化,并有望与CAR细胞疗法相结合,以实现更广泛的生物医学应用。另外,ARMFUL还可以与多种工程试剂组合以构建具有多种功能的过继效应细胞,为定制细胞行为和功能提供通用平台。

德国innoME公司自主研发和生产的zenCELL owl活细胞动态成像及分析系统,基于非标记、非侵入方法,原位记录细胞实时生长和定量的分析数据。zenCELL owl体积小巧,耐温耐湿,可在细胞培养箱内长时间连续工作;通过24个显微成像镜头,对24个视野进行连续的动态监测和图像获取。zenCELL owl为用户提供高质量的图像、视频、统计学曲线和定量数据,实现细胞增殖/增殖抑制、细胞培养质控/培养优化、迁移/侵袭等诸多活细胞动态过程的监测。

环亚生物,生命科学产品全国性代理商,不断把国外顶级的创新产品引入中国。环亚生物具备完善的公司运营、产品管理、营销、售前技术支持和售后维修体系。环亚生物作为zenCELL owl大中华区独家代理商,负责zenCELL owl产品大中华区的营销和售后支持。

更多资讯请访问文献全文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh2413

 

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