马腾、徐天添等“磁-声”序贯操控CAR-T细胞机器人的肿瘤精准免疫治疗策略

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癌症是严重威胁人类健康和生命的主要疾病之一，每年有数百万患者死于癌症。免疫疗法是以激活和增强免疫系统来杀伤肿瘤，已成为癌症治疗的一个重要研究方向。尤其是以嵌合抗原受体T （CAR-T）细胞为代表的免疫疗法在治疗恶性血液肿瘤方面取得了巨大成功，但由于严酷的肿瘤生理障碍和免疫抑制微环境严重抑制了CAR-T细胞的浸润与功能活性。细胞药物的主动递送一直是生物医药领域一个具有挑战性的难题，而外场驱动的生物微纳机器人有望通过自主和智能化特性穿越复杂生物屏障，为实现药物的定点递送和靶向治疗提供了可能。
　　近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）医药所蔡林涛团队与医工所马腾团队、集成所徐天添团队合作，在细胞微纳机器人抗肿瘤免疫治疗肿瘤方面取得新突破，在Wiley-VCH旗下知名刊物Advanced Materials（IF= 32.086）上发表了题为“Magnetic–acoustic sequentially actuated CAR T cell microrobots for precision navigation and in situ antitumor immunoactivation”的研究成果。该工作基于细胞代谢的点击化学技术首次实现对CAR-T细胞的表面智能纳米工程改造，获得一种具有“磁-声”双重驱动的细胞微纳机器人，成功克服了体内复杂环境与肿瘤生理屏障，并显著促进了效应T细胞的浸润与原位免疫激活，为CAR-T细胞抗肿瘤免疫治疗提供了一种全新策略。

基于“磁-声”序贯操控的CAR-T细胞微纳机器人设计构建及工作原理示意图

　　该研究报道了一种基于代谢-点击化学偶联技术构建的免疫磁珠工程化CAR-T活细胞微纳机器人 （CAR-T cell Robots）。磁珠表面工程化的CAR-T细胞机器人展示了精准、可控的逆流和避障运动特性，并在磁场程序引导下保持特定路线。此外，磁珠与细胞形成的不对称结构使CAR-T细胞机器人表现出独特的声学操控特性，并在“磁-声”序贯驱动下主动迁移并浸润到人工肿瘤模型。在动物模型中，序贯驱动的CAR-T细胞机器人在可编程磁场引导下实现了长距离肿瘤靶向；随后，通过超声驱动CAR-T细胞迁移到肿瘤深层组织，显著增强了外源CD8+ CAR-T细胞的肿瘤深度浸润与富积。同时，anti-CD3/CD28免疫磁珠能有效刺激瘤内浸润CAR-T细胞的原位增殖和活化，显著提高其抗肿瘤效应并成功抑制肿瘤的生长。该序贯驱动引导细胞微纳机器人结合了智能机器人自主导航、驱动的优势与天然活细胞药物的生物学特性，代表了一种全新的肿瘤精确定位和屏障穿透的多功能细胞治疗平台，这对抗肿瘤精准免疫治疗具有重要的科学意义。
　　中科院深圳先进院蔡林涛研究员、潘宏副研究员、马腾研究员和徐天添研究员为该论文的通讯作者，唐晓帆博士、杨烨博士、郑明彬教授以及尹婷副教授为论文的共同第一作者。该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划、广东省自然科学基金、深圳市科技计划与中科院深圳先进院跨所联合攻关青年团队等项目的大力支持和帮助。
　　课题组长期招聘具有纳米医学、肿瘤免疫学、生物化学和细胞生物学等相关研究背景的博士后和联培学生，有意申请者请将个人简历以邮件方式发送至hong.pan@siat.ac.cn。
        文章来源：深圳先进院
          马腾，博士，博士生导师，国家高性能医疗器械创新中心创新研究院双聘研究员。从事生物医学超声领域的研究，主要包括新型超声换能器设计和多模态医学成像系统研发，以及两者在重大疾病诊疗、无创神经调控等方面的应用。马腾本科阶段就读于美国密歇根大学，博士与博士后的研究在美国南加州大学NIH医用超声换能器资源中心完成。2017年末加入中国科学院深圳先进技术研究院，任研究员。其作为项目负责人，主持中国自然科学基金委“国家重大科研仪器研制项目”，中国科学院“院级重大科研仪器设备研制项目”等重点项目。近五年来在医学成像领域期刊（IEEE-TMI, IEEE-TBME, IEEE-TUFFC）上发表论文30余篇，总引用数1000余次，任IEEE-IUS国际超声年会技术委员会委员。
        徐天添，女，研究员，博士生导师，智能仿生中心副主任，巴黎第六大学机器人专业博士。主持国家自然科学基金优秀青年基金，中科院青促会、广东省青年拔尖扥各项目。在磁驱动微型机器人方向展开长期系统性研究，优化设计提高了微型机器人的运动效率，解决了软体微型机器人的多模态运动问题，建立了微型机器人的自主路径规划与视觉伺服运动控制方法，研发系统平台并在生物医学方面开展应用研究，多次在机器人领域的两个顶级期刊发表论文，包括Transactions on Robotics, IEEE/ASME TMech, IEEE TASE, IEEE TII等一区期刊；多次在机器人领域的两个顶级会议ICRA和IROS上发表论文并作报告，在2019年机器人顶级国际学术会议IROS获得最佳应用论文奖（1/2494）。担任IEEE T-ASE等2个机器人国际期刊编委。