马光辉院士团队在瘤内基因编辑增效ACT疗法研究方面取得新进展

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过继T细胞转移（adoptive T-cell transfer，ACT）疗法是极具前景的肿瘤免疫疗法，但对实体瘤效果欠佳，亟需通过学科交叉来发展针对实体瘤增效的新理念和新技术。近日，过程工程所生化工程国家重点实验室与浙江大学药学院交叉合作，通过非侵入手段激活实体瘤的基因编辑，并同时调控实体瘤物理和免疫微环境，显著提升了多种ACT疗法对实体瘤的疗效。相关工作发表于Nature Nanotechnology（Non-Invasive Activation of Intratumoural Gene Editing for Improved Adoptive T-Cell Therapy in Solid Tumours，DOI: 10.1038/s41565-023-01378-3）。

　　图1. 光/声非侵入手段激活瘤内基因编辑增效ACT疗法的作用机制

　　ACT疗法通过获取患者自身T细胞进行体外改造，使其回输患者体内后识别并攻击肿瘤细胞。然而，由于实体瘤细胞内的凋亡抗性保护其免于T细胞的杀伤，以及实体瘤细胞外的致密物理屏障、免疫抑制屏障等微环境限制了T细胞向实体瘤深处的浸润及杀伤功能的发挥，ACT对大多数实体瘤疗效不佳。
　　面对以上诸多挑战，过程工程所生化工程国家重点实验室魏炜研究员团队基于多年肿瘤免疫治疗及生物剂型工程研究经验，与浙江大学药学院平渊教授团队展开交叉合作研究。双方在多维度协同改善细胞内凋亡抗性和细胞外微环境的新理念基础上，提出利用近红外光照射（NIR）或聚焦超声（FUS）非侵入性策略带来的温热效应，激活基因编辑敲除肿瘤细胞抗凋亡基因（HSP70和BAG3），以及打破实体瘤的物理屏障和免疫抑制屏障。通过上述协同作用，在动物肿瘤模型上显著增强了T细胞的瘤内浸润和对肿瘤细胞的杀伤效果。
　　其中，针对浅表肿瘤，研究团队发展了光驱动型基因编辑纳米器件（LEGEND），采用“纳米器件瘤周注射+NIR照射”的方式，在黑色素瘤等小鼠肿瘤模型以及人源化的患者来源肿瘤异种移植模型上显著提升了肿瘤浸润T细胞和嵌合抗原受体T细胞两种过继回输T细胞疗法的治疗效果。针对深部腔内肿瘤，研究团队进一步发展了聚焦超声驱动型基因编辑纳米器件（FUGEND），采用“纳米器件静脉注射+FUS”的方式，在小鼠原位肝癌模型上同样证明了显著的ACT增效作用。
　　据研究人员介绍，上述成果仍属于临床前研究，实际临床疗效仍有待进一步验证。鉴于该体系构建的通用性和灵活性，未来临床转化时可以按照不同治疗需求采用不同的基因编辑策略及非侵入操控方式。
　　近五年来，过程工程所生化工程国家重点实验室马光辉院士团队魏炜研究员创制了一系列药物和疫苗递送新剂型，在动物模型上成功用于肿瘤、传染病、炎症性疾病的防治，并且部分剂型已通过医院伦理批准进入个体化临床前和临床研究。相关工作相继发表于Nat Nanotechnol 2021, 16, 1413、Sci Transl Med 2021, 13, eabb6981、Nat Biomed Eng 2023, accepted、Nat Biomed Eng 2021, 5, 414、Nat Biomed Eng 2021, 5, 968、Sci Adv 2021, 7, eabd7614、Sci Adv 2021, 7, eaba2458、Sci Adv 2020, 6, eaay7735、Sci Adv 2019, 5, eaaw3192、Nat Commun 2022, 13, 4214、Nat Commun 2021, 12, 6399、Nat Commun 2019, 10, 5165、Nat Commun 2017, 8, 14537等期刊上。
　　浙江大学药学院陈小红博士、过程工程所王双副研究员、浙江大学药学院博士生陈宇轩为该论文共同第一作者，浙江大学药学院平渊教授、过程工程所魏炜研究员为共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目和浙江省自然科学基金的支持。
　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-023-01378-3
         文章来源：过程所
       马光辉，中国科学院过程工程所研究员, 现担任过程工程副所长，生化工程国家重点实验室主任。1988年，日本群马大学工学部纤维高分子工学科，获学士学位。1993年，日本东京工业大学理工学研究科高分子工学专业，获博士学位。1994-2001年  先后日本东京农工大学工学部、大学院生物系统应用科学研究科助理教授。2001年2-3月获日本文部省海外派遣资助，赴美国Lehigh大学和New Hampshire 大学做访问学者。2001年中国科学院“百人计划引进人才”到过程工程所工作。获2002年国家杰出青年科学基金，2005年获北京市科学技术奖一等奖，2009年国家发明二等奖，2009年亚洲青年女科学奖（由Elsevier和第三世界科学院共同评审）。研究方向为均一聚合物微球的制备及在生化工程和医学工程中的应用。重点探索均一生物微球的制备及其作为分离介质、药物载体、酶固定化载体、细胞微载体的应用。发展了国际领先的尺寸均一微球的制备技术和装备，制备出了多种微球产品，如多糖介质、聚合物介质、超大孔介质等，部分产品完成规模化生产，并在生物分离领域成功获得了应用和推广。还制备出了尺寸均一的聚乳酸系列微球、多糖微球、智能型微球等，并作为药物载体获得了好的应用结果，成果得到美国辉瑞、GE公司、英国联合利华等知名企业的重视，合作进行了成果转化。主持多项国家项目和企业合作项目，撰写了8本英文学术专著中的8章，编写了6本英文丛书，3本中文专业书，主译学术书1本，在国际期刊发表了100多篇SCI收录的学术论文。
        魏炜，中国科学院过程工程研究所研究员，博导，国家优青。2004年获北京大学医学部药学院学士学位，同年保送进入中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室进行硕博连读，2011年获得博士学位后留所工作，2013年成为首位破格晋升的副研究员，2016年破格晋升为研究员。在Nature Materials、Nature Communications、Immunity、JACS、Advanced Materials、ACS Nano、Advance Functional Materials、Biomaterials等著名学术期刊上共发表SCI论文70篇，H因子28，他引3000余次；其中第一作者和通讯作者共43篇，10篇为封面文章，参与编写中英文论著5部。先后获得中国科学院院长特别奖、中国科学院优秀博士论文、中国科学院卢嘉锡青年人才奖、中国颗粒学会青年科学家奖、中国药学会青年药剂学奖、侯德榜化工青年科技奖等多个奖项，并入选中国科学院青年促进会优秀会员、北京市科技新星计划、北京市青年拔尖人才计划和北京市高创人才计划。