細胞治療行業的案例
細胞治療：免疫細胞治療中基因線路設計的新進展
細胞是復雜的信息處理系統，可以感知不同的環境信號，執行復雜的計算，并產生一系列廣泛的輸出，如基因表達，信號分子分泌，形態變化和細胞生長。許多細胞類型在不同環境中已經進化出生存和執行各種任務的專門能力。尤其是腫瘤治療中最重要的人體免疫細胞。嵌合抗原受體(CAR) T細胞療法在血液腫瘤的成功證明了使用基因工程細胞作為治療劑的潛力，但依舊面臨許多挑戰。細胞免疫療法最關注的問題之一是由工程免疫細胞的過度活化和腫瘤外靶向引起的毒性（安全性與有效性）。而細胞療法可以通過設計復雜的基因線路，以提高其靶向特異性、安全性和有效性。
近期，波士頓大學的Ahmad S. Khali與Wilson W. Wong教授等人在cell system上發表了題為“Recent progress of gene circuit designs in immune cell therapies”的最新綜述，概述了針對臨床需求的細胞治療控制線路的設計考慮。通過對比一些最新控制電路開發中關鍵的設計特征，討論了未來細胞治療控制線路潛在的發展方向。
雖然目前有許多不同類型的基因回路，但它們可以大致分為兩類:細胞自主控制和外源控制（圖1）。細胞自主控制基因回路依賴于來自工程免疫細胞或自然環境的信號。相比之下，外源控制基因回路依賴于來自外部試劑的信號，如小分子、光或超聲波。這兩種方法各有優劣，有不同的適用場景，自主控制的線路可以在沒有外源干預的情況下工作，但它是有不可預測性，這在臨床治療中是不能接受的，所以外源控制的線路仍然是十分重要的，它可以通過采用全身或是局部輸入，進而達到控制免疫細胞的功能。
圖1.
展開 癌癥治療新思路：靶向休眠腫瘤細胞
對小鼠的早期研究表明，抑制劑可以殺死細胞，該團隊現在正在分析個體休眠細胞中的基因表達，以更多地了解抑制劑如何工作。
但Miller提示說，確定哪些癌癥（病人）最可能復發的方法也很重要，以便醫生可以選擇哪些患者需要這種治療。 她和其他治療乳腺癌的腫瘤學家目前很難決定哪些患者應該接受進一步的激素治療以降低復發性腫瘤的風險。 她說：“我們正在接近能夠更早確認癌癥復發的那一天。”
用自己的細胞治自己的病 生物治療顯奇效
從治療過程上來講，腫瘤的生物治療技術就是從患者的外周血中采集單個核細胞，然后送到GMP工作室內進行培養、擴增、誘導、行腫瘤抗原刺激，從而獲得能識別癌細胞的DC細胞和具有高殺瘤活性的CIK細胞，然后如同打點滴一樣分次回輸到患者體內，重新啟動人體免疫機制，在自己的體內建立"抗癌根據地"，山西醫大二院腫瘤生物治療中心的醫護人員以其精湛的醫術和高尚的醫德治好無數腫瘤患者的疾病，生物治療能有效抑制腫瘤細胞生長、消除轉移病灶，達到預防和控制腫瘤復發和轉移的目的，實現延長患者生存期、提高患者生活質量的多重目標。
展開 “基因魔剪”CRISPR商業化加速，細胞治療成第一站
高盛分析師Salveen Richter表示，當一群歐美生物先鋒還在排隊進行其首次人體試驗時，中國研究人員就已經在測試CRISPR編輯的人類細胞方面拔得了頭籌。
這份報告指出，截至2018年2月底，在已登記的測試CRISPR編輯細胞治療多種癌癥、HIV感染的臨床研究中，中國占了九項，而美國則僅有一項。這9項研究都由中國的頂級公立醫院發起/贊助，據報道，共有超過80名患者正在接受這些基因藥物的治療。
“對于CRISPR的應用領域之一細胞治療而言，現在我們國家的政策環境非常好，我們現在都是備案制，只要你這個機構允許做，就可以把項目拿出來，然后到國家去備案，備案好了以后就可以做臨床研究了。”同濟大學生命科學與技術學院院長高紹榮在接受第一財經采訪時如此表示。
據他透露，目前我國基于CRISPR的探索仍處于研發階段，“但過不了很久，我們就可以進入量產的階段。”他表示，“中國的發展非常迅速，要達到歐美國家相同的水平可能不需要花費那么多時間。而一旦這個技術應用到了生物制藥領域，會是非常有用的，這可能是一個諾貝爾獎級別的領域。”
除了政策的支持外，大量生命科學“海歸派”的回流也讓中國的這一領域充滿活力。“由創新驅動的中國經濟正由高速增長階段向高質量發展階段轉變，與此同時中國的尖端技術也展現出了其強大的競爭力，如干細胞研究就是一個例子。另外中國是世界上最早的一個允許基因治療的國家、今又生腺病毒P53治療在我國已進入臨床應用，所以說結合現在的良好環境，該行業在中國，未來大有可為。”衛政熹說。
來源：第一財經
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癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子增強腫瘤光熱治療效果
光熱治療是利用光熱轉換納米顆粒在近紅外激光照射下，在腫瘤部位產生局部高溫來殺死腫瘤細胞，具有高度選擇性。然而，目前基于納米顆粒的光熱治療與臨床腫瘤治療仍存在一些差距，這是由于納米顆粒在尾靜脈注射給藥后，只有非常少量的納米顆粒被輸送到腫瘤部位，這使得它們難以在體內發揮高療效，從而限制了其臨床應用。如何實現納米顆粒的免疫系統逃逸和長循環是促進納米顆粒在腫瘤部位富集和獲得理想光熱治療效果的關鍵。
細胞膜層能夠賦予納米顆粒源細胞本生固有的功能和性質，且不同類型細胞的雜化膜可以涂覆到納米顆粒表面，賦予納米顆粒多功能。受此啟發，復旦大學高分子科學系楊武利課題組在前期工作 (Biomaterials, 2017, 143, 29)的基礎上，將紅細胞(RBC)膜與乳腺癌細胞(MCF-7)膜融合，制備了紅細胞-癌細胞雜化膜包衣的黑色素納米粒子(Melanin@RBC-M)，進一步增強腫瘤的光熱治療(如圖1所示)。
圖1 紅細胞-癌細胞膜包衣的黑色素納米粒子(Melanin@RBC-M)用于增強腫瘤的光熱治療.
研究發現，融合的RBC-M雜化膜囊泡同時保留RBC和MCF-7細胞膜蛋白，且制備的Melanin@RBC-M復合納米粒子同時具有延長的血液循環時間和癌細胞同源靶向性。在雜化膜(RBC-M)中增加MCF-7膜組分可顯著增強Melanin@RBC-M納米粒子的同源靶向功能；而雜化膜中RBC膜組分的增加可有效減少巨噬細胞攝取Melanin@RBC-M復合納米粒子，延長其血液循環時間 (如圖2所示)。
展開 蘇州大學劉莊教授課題組：細胞膜衍生的納米藥物在癌癥治療中的應用
除了具備高生物相容性以外，不同種類的細胞膜還具有不同的特性，如癌細胞膜能使納米顆粒主動靶向至同源癌細胞，血小板膜與紅細胞膜能使納米顆粒具備免疫逃避能力等；近期，還有研究者利用細胞分泌的天然納米囊泡或工程化的細胞膜納米囊泡來進行癌癥治療，本質上也是利用了生物膜的高生物相容性以及生物界面性能。由于這些特性，生物膜衍生的納米藥物在癌癥治療領域展現出巨大的應用潛力。
蘇州大學劉莊教授課題組對生物膜衍生的納米藥物在癌癥治療領域的前沿進展進行了綜述（見下圖）。該綜述重點討論了各種細胞膜包裹納米顆粒以及納米細胞膜囊泡的制備方法、生物相容性、載藥量、靶向性、療效等，小結了生物膜衍生的納米藥物在癌癥治療領域的應用潛力。雖然生物膜衍生的納米藥物在納米醫學領域取得了一些有趣的進展，但仍有諸多挑戰亟待解決：（1）用細胞膜包裹納米顆粒時，細胞膜的正確朝向難以保證；（2）在對細胞膜或納米細胞膜囊泡進行額外修飾時，可能會影響到它們的磷脂雙分子層以及膜蛋白，進而使它們失去原有的功能；（3）在用細胞膜包裹納米顆粒時，難以保證細胞膜對納米顆粒有100%的覆蓋率，使得納米顆粒仍可能被免疫系統識別并清除；（4）生物膜衍生的納米藥物的大規模工業化生產。
未來工作中，在以下幾個方面的努力將進一步推動生物膜衍生的納米藥物的發展：（1）進一步探索生物膜種類，找到具有更加獨特性質的生物膜結構來進行納米藥物的設計與制備；（2）在雜交膜包裹納米顆粒的設計中，可以嘗試更多不同種類細胞膜的組合，以應對不同的疾病；（3）在細胞膜包裹納米顆粒的操作中，可以采用專業的設備與方法，如微流控法等，提高包裹的效率與覆蓋率，保證細胞膜上功能蛋白的朝向。
展開 ：開發“細胞倉庫”，助力CAR-T治療實體腫瘤
團隊開發了一種基于“細胞倉庫”（cell reservoir）的免疫細胞局部緩控釋技術，在動物模型上驗證了該技術能顯著增強CAR-T細胞抗實體瘤的療效。
針對實體瘤復發
手術是現代臨床上用于治療腫瘤患者的主要選擇，但是術后的腫瘤復發和腫瘤的轉移仍是導致癌癥病患死亡的主要原因。在實體瘤的手術切除中，由于缺乏精準的影像技術導航，通常臨床醫生會切除大于實際腫瘤體積的組織。即便這樣，由于很多腫瘤細胞具有較強的浸潤性和侵襲性，手術很難完全清除所有的腫瘤細胞。即使輔助化療或放療等治療手段，這些殘余的癌細胞仍然會在術后卷土重來。
近些年來腫瘤免疫治療成為臨床腫瘤治療的有效手段，取得了令人振奮的治療效果。CAR-T細胞作為“明星”療法，在血液腫瘤的治療中取得了巨大成功。美國FDA已經批準了五款CAR-T細胞療法用于治療B細胞淋巴瘤等血液與多發性骨髓瘤。然而CAR-T細胞療法在治療實體瘤上卻遇到了很多的挫折，這在很大程度是由于實體瘤的生理屏障及腫瘤微環境的免疫抑制特性，抑制了CAR-T細胞的活性和生存率。
可植入“細胞倉庫”
那有什么方法能夠維持CAR-T細胞在腫瘤微環境的活性，發揮CAR-T細胞對實體腫瘤的殺傷能力呢？先前的很多研究指出，直接在腫瘤部位批量注射的CAR-T細胞會很快喪失活性并死亡。同時，除了腫瘤免疫抑制微環境，腫瘤細胞本身也可以通過免疫檢查點抑制通路去逃逸T細胞的識別功能并抑制其殺傷能力。
展開 觀點：器官3D打印將成為生物治療的新突破點，干細胞從2D升級為3D
△3D打印器官模型，希瑞干細胞集團供圖
據估算，一個不含細胞的用于組織修復的3D打印產品從研發到上市，大致需要5年到6年時間。而含活細胞的3D打印產品，因尚有諸多技術難題待突破，還不能估計上市時間。
在采訪的最后，任博表示：“雖然時間很長，但我們不能停止在這方面的創新和研究。相信通過各個領域專家的通力合作，我們一定能早日實現人類打印自身器官的科學夢。”來源：希瑞干細胞集團
作者介紹：任昊，希瑞生命集團高級顧問，虛擬現實3D技術資深專家、博士，南極熊“3D打印智庫”成員。
南極熊3D打印網誠邀行業內外的從業者，積極就行業發展提出您的寶貴觀點，積極向我們投稿，我們將把您的觀點通過我們的平臺發布出去，與更多朋友分享交流。南極熊3D打印將在國內外建立起首批50人的特約作者庫，并作為“3D打印智庫”的基礎，歡迎有想法的您踴躍參與。
來源：南極熊3D打印
展開 中科大王育才教授/白麗教授合作Nano Letters：高分子材料增強自然殺傷性T細胞的腫瘤治療效果
自然殺傷性T細胞（NKT細胞）表面既有T細胞受體TCR，又有NK細胞受體。它具有強大的腫瘤殺傷潛能，它一方面可以通過細胞毒活性和快速產生的細胞因子直接殺傷腫瘤，另一方面可以通過激活免疫系統的多種組分（包括NK細胞和CD8+ T細胞）間接殺傷腫瘤。另外，由于向NKT細胞提呈抗原的CD1d分子的保守性，轉輸的NKT細胞可以作為通用型免疫療法，且不易引起移植物抗宿主病。鑒于NKT細胞在抗腫瘤方面的以上諸多優勢，目前已開展了多個基于NKT細胞的臨床試驗用于治療多種類型的實體腫瘤，如乳腺癌、黑色素瘤、肺癌、鱗狀細胞癌等，顯示了一定的治療效果。盡管如此，NKT細胞的抗腫瘤活性仍受制于有限的腫瘤浸潤和腫瘤免疫抑制微環境引起的細胞失能，如何發展有效策略解決以上瓶頸問題、進一步提升NKT細胞的抗腫瘤活性將是解決NKT細胞療法臨床轉化的關鍵所在。
近日，中國科學技術大學生命科學與醫學部王育才教授與白麗教授課題組合作開發了一種利用光熱療法（PTT）預處理腫瘤組織來增強過繼轉輸的NKT細胞抗腫瘤能力的策略。FDA批準的高分子材料PEG-PLGA包載共軛聚合物PBIBDF-BT用作光敏劑（NPs@PBT），在808納米近紅外光的激發下產生熱效應。PTT處理的腫瘤組織上調表達NKT細胞相關的趨化因子，有效招募轉輸的NKT細胞。且PTT處理引起腫瘤部位促炎性細胞因子的表達和DC的成熟，促進NKT細胞的活化。活化的NKT細胞可進一步引發級聯免疫應答，增強NK和CD8+ T細胞的細胞毒活性。因此，PTT聯合NKT細胞轉輸顯示出強大的對原位腫瘤的殺傷能力，在此過程中產生的系統性免疫應答可有效抑制遠端腫瘤的生長。更為重要的是，這一聯合療法可誘發免疫記憶的形成，從而避免腫瘤的轉移和復發（圖1）。
展開 浙大周民團隊Nano Today：細胞膜修飾牙齦卟啉單胞菌用于腫瘤微環境免疫調控和光熱免疫治療
隨著對免疫系統的認識不斷加深，研究人員們開始采用新的策略來調節免疫細胞和生物材料之間的相互作用。單核細胞源性巨噬細胞(Monocyte-derived macrophages, Mφ)作為重要的先天免疫細胞之一，發揮著吞噬清除和抗原提呈的重要作用。大多數惡性腫瘤高Mφ浸潤，且Mφ可廣泛分為M1表型和M2表型。腫瘤微環境(TME)增強M2表型以維持免疫抑制，使腫瘤生長。相反，M1巨噬細胞通過釋放促炎因子來抑制腫瘤生長。因此，通過調節細胞群，重編程表型，促進M2向 M1極化，可以有效控制腫瘤生長。
近期，浙江大學周民教授課題組在國際知名期刊Nano Today上發表文章Wrapping Porphyromonas gingivalis for tumor microenvironment immunomodulation and photothermal immunotherapy，（IF=20.722）。本研究設計了一種紅細胞膜涂層的牙齦卟啉單胞菌（cmPg），紅細胞膜涂層改善了細菌的大小分布，減少了巨噬細胞對細菌的清除，并維持了細菌對巨噬細胞的極化作用。cmPg能夠穩定產生黑色素，在激光照射下可作為光熱治療劑(PTT)，促進癌細胞發生光熱誘導免疫原性細胞死亡(ICD)。該免疫調節細菌與anti-PD -1聯合使用，可抑制B16F10黑色素瘤和CT26結腸癌原發和繼發腫瘤的生長。本研究提供了一個直接的策略，將Pg的角色從炎癥細菌轉變為預防癌癥的生物材料。通過使用生物工程方法將光熱治療、細菌治療和anti-PD-1免疫治療相結合，其生產工藝并不復雜，機理明確，便于后期開展臨床轉化研究。
實驗證明了細菌炎癥反應與抗腫瘤反應可以有效結合。
展開 ：高效I型AIE光敏劑用于腫瘤細胞核靶向光動力治療
光動力治療（PDT）在癌癥治療領域具有巨大應用潛力。得益于優異的光學性能和聚集誘導活性氧（ROS）產生增強特性，具有AIE性質的光敏劑在腫瘤的熒光可視化光動力治療中表現突出。然而，目前所報道的AIE光敏劑大多是以產生單線態氧（1O2）為主的II型光敏劑。由于II型光敏劑產生ROS的過程對氧氣的依賴性較高，其ROS產生效率往往受限于腫瘤組織的乏氧情況。相比之下，I型光敏劑被證明具有較好的耐乏氧特性，能夠在光動力過程中充分利用腫瘤微環境中有限的氧氣。另一方面，基于在維持細胞生長、抵抗細胞死亡、激活癌細胞的侵襲和轉移中所發揮的關鍵作用，細胞核被認為是光動力治療的最佳靶點。因此，開發具有I型活性氧產生能力的AIE光敏劑，并基于此構建細胞核靶向的光動力癌癥治療體系對于克服傳統高氧依賴的II型光敏劑在腫瘤光動力治療中面臨的乏氧問題，充分發揮光敏劑的光動力治療效力，提高乏氧實體瘤的治療效果具有重要意義。
鑒于此，唐本忠院士/王東副教授團隊報道了一類能夠高效產生I型活性氧的AIE光敏劑（即“好鋼”），并借助酸響應的細胞核靶向遞送系統成功構建了首例基于I型AIE光敏劑的細胞核（即“刀刃”）靶向光動力治療體系。該體系具有好的生物相容性、高的熒光亮度、優異的I型活性氧產生能力以及良好的細胞核靶向和腫瘤富集效果。體外和體內評價實驗表明，該體系在光照下實現了高效的熒光成像指導的光動力治療，能夠有效殺傷癌細胞并在小鼠活體表現出顯著的抑瘤效果。（圖1）
圖1. I型AIE光敏劑及腫瘤細胞核靶向光動力治療的設計策略。
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華南理工大學唐本忠院士團隊王志明研究員課題組《ACS Nano》：一種制備Ⅰ型光敏劑用于光動力治療癌細胞和病原體的可行策略
熒光成像介導的腫瘤光動力療法（FPDT）具有實時藥物追蹤，高時空分辨率和無創治療的優勢，在癌癥的精確治療中起著重要的作用。其主要機理是光敏劑在光照作用下與氧氣發生反應，促使無毒的氧氣轉變為具有細胞毒性的活性氧（ROS），進一步造成細胞死亡、微血管損傷、免疫應激反應等一系列抗癌效應。實際上，由于腫瘤細胞的快速分化，腫瘤微環境中的氧含量較低（低氧環境），嚴重的降低了光動力治療的效果。然而，通過電子轉移的方式產生I型自由基ROS具有較高的光毒性和非常低的氧依賴性，那么基于這種I型機理的光敏劑可以有效地提高PDT在腫瘤治療中的效率。因此越來越多的研究者們逐漸開始關注并致力于I型光敏劑的開發，但關于純有機I型光敏劑的報道目前還十分少見。如何指導設計純有機I型光敏劑成為了研究的重點。
2020年華南理工大學唐本忠院士團隊王志明研究員課題組指出采用強的分子內電荷轉移和富電子的給體及重原子陰離子的方式提高分子隙間穿越效率的方式提高ROS產生效率，并且利用聚集過程強化該過程（Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 2002057）。本篇工作中，他們繼續沿用聚集誘導活性氧生成（AIG-ROS）思想，提出利用光化學反應活性的分子在聚集態下無法實現構象調整而抑制新產物的生成，受激發的分子則通過自由基參與的電子傳遞過程與周圍環境中游離的三重態氧分子反應，從而將自由基活性中間體轉化為I型ROS，從而發展了一種新的制備Ⅰ型光敏劑的方法。
本研究開發了一種基于四苯基乙烯（TPE）骨架的異喹啉鎓有機鹽衍生物TIdBO用作光敏劑。
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