近日，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦課題組在Molecular?Therapy- Methods & Clinical Development期刊發(fā)表了題為“Large-scale generation of IL-12 secreting macrophages from human pluripotent stem cells for cancer therapy”的文章。該研究提供了一種大規(guī)模生產用于實體瘤治療的基因工程化巨噬細胞（GEMs）策略，并開發(fā)了一種功能增強型抗腫瘤GEMs，為GEMs的研發(fā)和應用提供了新的思路。
巨噬細胞可以被募集并駐留在腫瘤微環(huán)境(TME)中，在腫瘤發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用。與T細胞、NK細胞等其他免疫細胞相比，巨噬細胞具有更好的腫瘤浸潤能力，近年來其在實體瘤治療中引起廣泛的關注。TME存在多種免疫抑制機制，因此，GEMs已成為調節(jié)TME，治療癌癥的一種新型策略，旨在改善TME免疫環(huán)境。然而，巨噬細胞來源受限和基因修飾操作難等問題限制了巨噬細胞療法廣泛應用。因此，開發(fā)更有效的方法來克服這些限制對于GEMs治療實體瘤至關重要。
該研究利用人多能干細胞（hPSCs）定向體外誘導分化產生成熟巨噬細胞（iMacs），從1個T150培養(yǎng)瓶106個hPSCs開始，1個月內可產生109個以上的成熟巨噬細胞，從而克服細胞來源的局限性。研究者利用hPSCs無限自我更新的特性，通過基因編輯將IL12的基因靶向整合到hPSCs的特異性安全位點上，隨后通過上述分化體系產生穩(wěn)定分泌IL12的GEMs（iMac_IL12)。iMacs及iMacs_IL12表達巨噬細胞相關標識物，具有典型的巨噬細胞特性，如吞噬和極化，在轉錄組水平與人外周血單核細胞來源的巨噬細胞相似。白細胞介素12（IL12）通過刺激NK細胞和T細胞來促進免疫，具有改善TME的極大潛力。但是IL12的半衰期短，且系統(tǒng)給藥副作用較大。研究者發(fā)現(xiàn)通過靜脈移植，iMacs_IL12可以在小鼠體內被招募并穩(wěn)定駐留在實體瘤組織中，降低其副作用。
接下來，研究者發(fā)現(xiàn)iMacs_IL12可以誘導PBMCs產生大量IFN-γ以增強免疫。在體外及體內實驗中，iMacs_IL12對CD8+T細胞的維持、增殖和激活均具有積極作用，并且可以抑制T細胞的耗竭。除此之外，iMac_IL12顯著促進T細胞對宮頸癌、神經膠質瘤和肺癌等腫瘤細胞系的殺傷。在小鼠CDX模型中，iMac_IL12聯(lián)合T細胞可以顯著抑制小鼠的腫瘤生長并延長生存周期，并在小鼠腫瘤轉移模型中同樣可以顯著降低腫瘤負荷，延長生存周期，并減少腫瘤細胞向主要臟器轉移。
綜上，本研究分化的iMacs可以克服巨噬細胞產品臨床應用面臨的來源障礙，避免了巨噬細胞在基因編輯和病毒整合中的安全性和低效性等問題。該GEMs顯示出T細胞依賴的強抗腫瘤作用，可以顯著抑制腫瘤生長和系統(tǒng)性轉移，提高癌癥存活率。
中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院博士后康保強為該論文的第一作者，中國科學院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦研究員、朱艷玲副研究員為該論文的通訊作者。該研究成果得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、廣東省科技計劃項目、廣州市重點研發(fā)計劃等項目的資助。
人多能干細胞來源的分泌IL12巨噬細胞抗腫瘤示意圖
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