香港城市大学史鹏团队开发淋巴结T细胞的体内基因编辑策略

癌症，一直是人类健康的重大威胁。近年来，免疫检查点阻断（ICB）疗法成为癌症治疗的新希望，它通过激活患者自身的免疫系统来对抗肿瘤。然而，这种疗法也面临着诸多挑战，如副作用难以预测、有效响应率有限等。

2024 年 11 月 25 日，香港城市大学生物医学工程学系史鹏教授团队在学术期刊 Nature Communications 上发表了题为“In vivo gene editing of T-cells in lymph nodes for enhanced cancer immunotherapy”的研究论文。

该团队提出了一种体内基因编辑策略，通过一种特殊的导电水凝胶电穿孔系统（hydro-EP），将靶向程序性细胞死亡蛋白 1（PD1）的 CRISPR-Cas9 基因编辑工具直接导入淋巴结中的 T 细胞，从而实现对 T 细胞的改造，增强其抗肿瘤能力。通过对黑色素瘤小鼠模型进行体内基因编辑后，研究人员发现接受了治疗的小鼠的细胞和体液免疫反应增强，体内肿瘤生长速度明显减缓，体积显著缩小，在生存率方面，治疗组小鼠的生存时间也大幅延长，取得了良好的治疗效果，为为改善 ICB 癌症治疗带来了新的思路和方法。

研究人员首先构建了一种基于导电水凝胶的电穿孔系统，使程序性细胞死亡蛋白 1 (PD1) 靶向的 CRISPR-Cas9 DNA 直接进入淋巴结内的 T 细胞，随后产生 PD1 缺陷型 T 细胞，以对抗肿瘤生长、转移和复发。。

图｜体内基因编辑进行癌症免疫治疗的工作原理

在实验中，他们以小鼠黑色素瘤模型为研究对象，将 B16F10 黑色素瘤细胞注射到小鼠皮下，建立肿瘤模型。然后，利用 hydro-EP 系统对小鼠淋巴结进行局部电穿孔，将 PD1-CRISPR-Cas9 质粒导入 T 细胞。最终，研究人员发现，经过基因编辑的小鼠，其体内产生了更多的 PD1 缺陷型 T 细胞，这些 T 细胞能够有效地浸润到肿瘤组织中，发挥抗肿瘤作用。

在小鼠恢复期间，研究人员定期用电子卡尺测量肿瘤大小、记录体重变化，并在特定时间采集淋巴结、肿瘤组织和血清样本，检测小鼠体内淋巴细胞比例与细胞因子水平。

图｜体内基因编辑有效抑制肿瘤生长和延长小鼠生存期

实验结果表现令人惊喜，在肿瘤生长抑制方面，接受 PD1-CRISPR-Ele 治疗的小鼠，其肿瘤生长速度明显减缓，与未治疗组和其他对照组相比，肿瘤体积明显缩小。在治疗后的第 19 天，PD1-CRISPR-Ele 组小鼠的肿瘤体积仅为未治疗组的约 1/5。在生存率方面，治疗组小鼠的生存时间大幅延长，未治疗组小鼠在约第 30 天全部死亡，而 PD1-CRISPR-Ele 组 80% 的小鼠在第 40 天实验结束时仍然存活，这表明，体内基因编辑 T 细胞的方法在抑制肿瘤生长和延长小鼠生存期方面具有显著的效果。

不仅如此，这种治疗方法还能够引发全身性的抗肿瘤免疫反应。在治疗后的小鼠体内，细胞免疫和体液免疫均得到增强，肿瘤浸润的 CD4+ 和 CD8+ T 细胞数量相比未治疗组增加了近 6 倍，血清中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-2（IL-2）和免疫球蛋白 G（IgG）等细胞因子的水平也显著升高。这些变化表明，体内基因编辑后的 T 细胞能够激活免疫系统，增强机体对肿瘤的抵抗力。

图｜体内局部基因编辑有效抑制肿瘤术后复发

更令人惊喜的是，该研究还展示了这种方法在预防肿瘤复发和抑制肿瘤转移方面的潜力。在肿瘤切除后的复发模型中，接受 PD1-CRISPR-Ele 治疗的小鼠，其肿瘤复发率明显降低，仅有少数小鼠出现轻微复发；而在模拟肿瘤转移的模型中，治疗组小鼠的转移瘤生长受到显著抑制，生存期大幅延长。这意味着，这种新的治疗策略有望为癌症患者提供更长期的保护，降低癌症复发和转移的风险。

总而言之，从临床应用的角度来看，这项研究为癌症免疫治疗提供了一种全新的思路和方法。与传统的治疗方法相比，体内基因编辑 T 细胞的方法具有诸多优势。

它不仅避免了繁琐的体外细胞操作过程，减少了细胞收集和回输带来的风险和不便，同时也降低了治疗成本。而且，这种方法能够在体内直接产生具有抗肿瘤活性的 T 细胞，这些细胞可以持续发挥作用，为患者提供长期的免疫保护。此外，通过对淋巴结的局部操作，减少了对全身免疫系统的影响，也降低了副作用的发生风险。

相信随着对体内基因编辑策略与癌症免疫治疗的进一步开发利用，有望在未来为癌症患者带来更有效的治疗方法和更好的生存质量。

参考文献：

1、Qu, J., Wang, Y., Xiong, C. et al. In vivo gene editing of T-cells in lymph nodes for enhanced cancer immunotherapy. Nat Commun 15, 10218 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54292-0

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